FI61324C - Bipolar elektrod foer en elektrolytisk cell - Google Patents
Bipolar elektrod foer en elektrolytisk cell Download PDFInfo
- Publication number
- FI61324C FI61324C FI772346A FI772346A FI61324C FI 61324 C FI61324 C FI 61324C FI 772346 A FI772346 A FI 772346A FI 772346 A FI772346 A FI 772346A FI 61324 C FI61324 C FI 61324C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- anode
- metal
- cathode
- parts
- bipolar electrode
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/02—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Container Filling Or Packaging Operations (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Description
•jAto»·! Γβί KUULUTUSJULKAISU , „ ^ .
J3a LJ (*1) UTLAGGN INCSSKRIFT 61 3 2 4 ·2Χ§ c (45) Patentti myönnetty 12 07 1902 ^ ^ (51) K».ik?/hn.ci.^ C 25 Β 11/02 SUOMI —FINLAND (21) Ptt«fittlh.k.mu*-Pw«nt»n.fiknlnj 7723^6 (22) Hakwntapeiva —AiwBkiilngadaf 02.08. 77 ' ' (23) Alkupiivl—GlltljhvUdig 02.08.77 (41) Tullut lulklMktl — Bllvlt off«ntll| 05.02.78
Patentti· ja rekisterihallitus .... , , , illLi_ _ ' , . . . (44) Nihttvlkilpenon ji kuuL ulkalwn pvm. —
Patent- och registerstyrelsen v · ambIcm utii*) odi uti.skrift·» HUieund 31 · 03.82 (32)(33)(31) f*yyd«tty ««lolkuu*—Bujird priortout 0U.08.76 Englanti-England(GB) 32¼89/76 (71) Imperial Chemical Industries Limited, Imperial Chemical House,
Millbank, London SW1P 3JF, Englanti-England (GB) (72) Thomas Wesley Boulton, Heath, Runcorn, Cheshire, Englanti-England(GB) (7¼) Oy Kolster Ah (5¼) Bipolaarinen elektrodi elektrolyysikennoa varten - Bipolar elektrod för en elektrolytisk cell Tämä keksintö kohdistuu bipolaariseen elektrodiin elektrolyysikennoa varten, erikoisesti elektrolyysikennoon alkalimetalliklo-ridien vesiliuosten elektrolyysiä varten.
Käytettäessä bipolaarityyppistä diafragma- tai membraaniken-noa, on edullista toimia mahdollisimman pienellä anodin ja katodin välisellä etäisyydellä (anodi/katodi-väli) ohmisten häviöiden ja siten kennojännitteen pitämiseksi mahdollisimman pienenä. Nykyisessä bipolaarikennorakenteessa käsittää bipolaarinen elektrodi anodin, joka on muodoltaan sopivasti kalvonmuodostavaa metallia oleva levy, tavallisesti titaania, jolloin levyllä on elektrokata-lyyttisesti aktiivinen päällyste, esimerkiksi platinaryhmän metallin oksidia sekä katodin, joka on sopivasti perforoitu, esimerkiksi rei’itetty metallilevy, tavallisesti hiiliterästä, anodin ja katodin ollessa sähköäjohtavasti yhdistetyn toisiinsa. Kennoon sarjaan asennettujen peräkkäisten bipolaaristen elektrodien väliin on sijoitettu diafragmoja tai membraaneja siten, että yhden bipolaarisen 61324 elektrodin anodi on viereisen bipolaarisen elektrodin katodia vastassa. Diafragmat tai membraanit ovat yleensä kosketuksessa rei'-itetyn katodin kanssa ja pienen anodi/katodi-välin saamiseksi vaurioittamatta samalla diafragmaa tai membraania on välttämätöntä ylläpitää tämä tasaisuus anodia päällystettäessä elektrokatalyyt-tisesti aktiivisella päällysteellä käytetyn lämpökäsittelyn aikana. Lisäksi on käytettävä suurta huolellisuutta asennettaessa yksiköitä elektrolyysikennoon diafragmojen tai membraanien vaurioitumisen estämiseksi.
Keksinnön mukaisesti on kehitetty elektrolyysikennoissa käytettäväksi bipolaarinen elektrodi, mikä sallii erittäin pienen tai jopa olemattoman anodi/katodi-välin käyttämisen näissä kennoissa ja joka voidaan valmistaa käyttämättä erikoista tarkkuutta, mikä vaaditaan bipolaarisissa elektrodeissa, joissa käytetään levyano-deja.
Tämän keksinnön avulla saadaan bipolaarinen elektrodi elektro-lyysikennoja varten käsittäen a) anodin, joka muodostuu ryhmästä kalvonmuodostavaa metallia olevia pitkänomaisia osia, jolloin ainakin osalla niiden pinnoista on elektrokatalyyttisesti aktiivinen päällyste, osien ollessa sähköisesti johtavasti asenettu kalvonmuodostavaa metallia olevalle levylle ja ulottuen siitä ulospäin siten, että osat osaksi ovat levystä sivussa olevassa tasossa ja oleellisesti yhdensuuntaisia sen kanssa sekä b) katodin, joka muodostuu ryhmästä pitkänomaisia metalli-osia asennettuina sähköisesti johtavasti metallilevylle ja ulottuen siitä ulospäin siten, että osat osaksi ovat levystä sivussa olevassa tasossa ja oleellisesti yhdensuuntaisia sen kanssa; Pitkänomaisten osien vähintään yhden ryhmän ollessa taipuisia ja kalvonmuodostavaa metallia olevien anodilevyjen ja katodimetallile-vyjen ollessa liitetty sähköisesti johtavasti toisiinsa.
Jokaista sopivaa metallia, joka poikkeaa kalvonmuodostavasta anodimetailista voidaan käyttää katodina edellyttäen luonnollisesti, että katodina käytetty metalli on johtava ja pystyy vastustamaan elektrolyysikennossa käytetyn elektrolyytin vaikutusta.
Sopiva katodimateriaali on rauta tai teräs ja keksintöä esitellään tämän jälkeen käyttäen rautaa tai terästä katodimetallina, vaikka- 3 61324 kin muita metalleja esimerkiksi nikkeliä voidaan käyttää.
Koska pitkänomaiset osat vähintään yhdessä ryhmässä ovat taipuisia, voidaan bipolaariset elektrodit asentaa elektrolyysiken-noon aiheuttaen vähän tai ei lainkaan vaurioita yksikköjen väliin asennetuille diafragmoille tai membraanille. Kosketuksen tapahtuessa diafragman tai membraanin vaurioitumista voidaan vähentää tai estää kokonaan, koska pitkänomaiset kappaleet pystyvät taipumaan kalvonmuodostavaa metallia olevaa levyä tai rauta- tai teräs-levyä kohden tapauksesta riippuen.
On edullista, jos bipolaarisessa elektrodissa anodin pitkänomaisten osien suurin osa on erillään kalvonmuodostavaa metallia olevasta levystä ja yhdensuuntainen sen kanssa ja vastaavasti on edullista, jos katodin pitkänomaisten osien suurin osa on erillään rauta- tai teräslevystä ja oleellisesti samansuuntainen sen kanssa.
Kalvonmuodostavaa metallia olevien pitkänomaisten osien ne osat, jotka ovat samassa tasossa, ovat edullisesti keskenään yhdensuuntaisia ja vastaavasti ne osat pitkänomaisista rauta- tai teräs-kappaleista, jotka ovat samassa tasossa, ovat edullisesti oleellisesti keskenään yhdensuuntaisia.
Sekä anodin että katodin pitkänomaiset kappaleet ovat edullisesti muodoltaan lankamaisia tai tankomaisia. Pitkänomaiset osat voidaan tehdä jäykiksi tai taipuisiksi säätämällä niiden muotoa ja mittoja, so. niiden paksuutta. Esimerkiksi oleellisesti suorat langat tai tangot, jotka on taivutettu toisesta päästään läheltä kiinnityskohtaa kalvonmuodostavaan metallilevyyn (anodiin) tai rauta- tai teräslevyyn (katodiin), ovat oleellisesti jäykkiä, kun taas taipuisuus voidaan saada taivuttamalla langat tai tangot kahdesta tai useammasta kohtaa, esimerkiksi muodostamalla silmukoita. Myös mitä paksumpi lanka tai tanko on, sitä suurempi on langan tai tangon jäykkyys.
Lankojen tai tankojen sopiva paksuus on alueella 1-6 mm, edullisesti 2-4 mm, esimerkiksi 3 mm.
Kalvonmuodostavan metallin korkeamman hinnan vuoksi rautaan tai teräkseen verrattuna ja näiden metallien yleensä huonomman sähkönjohtavuuden vuoksi on yleensä edullista käyttää mahdollisimman lyhyitä kalvonmuodostavaa metallia olevia pitkänomaisia osia. Koska taipuisuuden saamiseksi vaaditaan yleensä suurempaa pituutta 4 61324 pitkänomaisille osille, on edullista, jos taipuisat pitkänomaiset osat ovat mieluimmin katodilla kuin anodilla. Haluttaessa voivat kuitenkin sekä anodin että katodin pitkänomaiset osat olla taipuisia.
Erikoisen suositeltavassa bipolaarisessa yksikössä anodin pitkänomaiset osat ovat oleellisesti jäykkiä ja katodin pitkänomaiset osat taipuisia. Täten anodin jokaisessa pitkänomaisessa osassa voi olla yksi taivutus, kun taas katodin osat voivat olla taivutettuja kahdesta tai useammasta kohtaa silmukan muodostamiseksi.
Kalvonmuodostava metalli voi olla esim. titaania, sirkoniumia, niobiumia, tantaalia tai volframia tai metalliseosta, joka muodostuu pääasiassa joistakin näistä metalleista ja jonka polarisaatio-ominaisuudet vastaavat titaania. Esimerkkejä näistä metalliseoksista ovat titaani-sirkonium-seokset, jotka sisältävät 14 prosenttiin asti sirkoniumia, titaaniseokset, jotka sisältävät 5 prosenttiin asti platinaryhmän metallia, esimerkiksi platinaa, rodiumia tai iridiumia ja titaanin ja niobiumin tai tantaalin seokset, jolloin niobium tai tantaali muodostaa 10 prosenttiin asti olevan metalliseoksen aineosan.
Elektrokatalyyttisesti aktiivinen päällyste on johtava päällyste, joka kestää sähkökemiallista vaikutusta, mutta joka pystyy siirtämään elektroneja elektrolyytin ja anodin välillä. Vähintään ne osat anodin pitkänomaisista osista, jotka ovat erillään kalvon-muodostavasta metallilevystä, voidaan päällystää elektrokatalyyttisesti aktiivisella päällysteellä. Haluttaessa pitkänomaiset osat kokonaisuudessaan ja lisäksi kalvonmuodostavaa metallia oleva levy voivat olla päällystettyjä elektrokatalyyttisesti aktiivisella päällysteellä.
Elektrokatalyyttisesti aktiivinen materiaali voidaan muodostaa esim. yhdestä tai useammasta platinaryhmän metallista, kuten platinasta, rodiumista, iridiumista, ruteniumista, osmiumista ja palladiumista ja/tai mainittujen metallien seoksesta ja/tai niiden oksideista tai jostakin muusta metallista tai yhdisteestä, joka pystyy toimimaan anodina ja joka kestää sähkökemiallista syövytystä kennossa, esimerkiksi reniumista, reniumtrioksidista, magnetiitista, titaaninitridistä ja platinaryhmän metallien borideista, fos- 61 3 2 4 fideista ja silisideistä. Päällyste voi muodostua yhdestä tai useammasta mainituista platinaryhmän metalleista ja/tai niiden oksideista sekoitettuna yhden tai useamman epäjalon metallin oksidin kanssa. Vaihtoehtoisesti voi se muodostua yhdestä tai useammasta epäjalon metallin oksidista yksinään tai yhden tai useamman epäjalon metallin oksidin ja epäjalon metallin klooripurkauskata-lyytistä. Sopivia epäjalojen metallien oksideja ovat esimerkiksi kalvonmuodostavien metallien (titaanin, sirkoniumin, niobiumin, tantaalin tai volframin) oksidit, tinadioksidi, germaniumdioksidi ja antimonin oksidit. Sopiviin klooria vapauttaviin katalyyttei-hin kuuluvat mangaanin, raudan, koboltin, nikkelin difluoridit ja niiden seokset. Erikoisen sopiviin elektrokatalyyttisesti aktiivisiin päällysteisiin keksinnön mukaan kuuluvat platina itse ja ne, jotka perustuvat ruteniumdioksidi/titaanidioksidin ja rutenium-dioksidi/tinadioksidi/titaanidioksidiin.
Muihin sopiviin päällysteisiin kuuluvat ne, jotka on esitetty GB-patenttihakemuksessa n:o 49898/73 (BE-patentti n:o 821 470) ja GB-patenttijulkaisussa n:o 1 402 414, jolloin johtamatonta, hienojakoista tai kuitumaista, vaikeasti sulavaa materiaalia on suljettu elektrokatalyyttisesti aktiivista materiaalia olevaan matriisiin (edellä esitettyä tyyppiä olevaa materiaalia). Sopiviin, johtamattomiin, hienojakoisiin tai kuitumaisiin materiaaleihin kuuluvat oksidit, fluoridit, nitridit ja sulfidit. Sopiviin oksideihin, kompleksiset oksidit mukaanluettuna, kuuluvat sirkoniumoksidi, alumiinioksidi, piioksidi, toriumoksidi, titaanidioksidi, seriumoksi-di, hafniumoksidi, ditantaalipentoksidi, magnesiumaluminaatti, esim. spinelli MgO.A^O^, aluminosilikaatit, esim. mulliitti (A^O^) 2 (SiC^) 2' s^r^on^umsi^^^aatti · lasi» kalsiumsilikaatti, esim. belliitti (CaO^SiC^, kalsiumaluminaatti, kalsiurotitanaatit, esim. perovskiitti CaTiO^, attapulgiitti, kaoliniitti, asbestit, mikä, koderieetti ja bentoniitti; sopiviin sulfideihin kuuluvat diserium-trisulfidi; sopiviin nitrideihin kuuluvat boorinitridi ja piinitridi; ja sopiviin fluorideihin kuuluu kalsiumfluoridi. Suositeltava johtamaton vaikeastisulava materiaali on sirkoniumsilikaatin ja sir-koniumoksidin seos, esimerkiksi sirkoniumsilikaattiosasten ja sir-koniumoksidikuitujen seos.
6 61324
Ne osat keksinnön mukaisen bipolaarisen elektrodin anodista, jotka on päällystettävä elektrokatalyyttisesti aktiivisella päällysteellä, voidaan päällystää maalaus- ja polttomenetelmiä käyttäen, jolloin metallia ja/tai metallioksidia oleva päällyste muodostetaan anodipinnalle, esim. pitkänomaisten anodiosien pinnalle, levittämällä anodiosien pinnalle kerros maalikoostumusta, joka muodostuu nestemäisestä kantajasta ja jokaisen valmiiseen päällystykseen tulevan metallin termisesti hajaantuvista yhdisteistä, kuivaamalla maalikerros poistamalla haihduttamalla nestemäinen kantaja ja polttamalla sitten maalikerros kuumentamalla päällystetty anodi sopivasti alueella 250°C-800°C olevassa lämpötilassa maalin metalliyhdisteiden hajottamiseksi ja halutun koostumuksen omaavan päällysteen muodostamiseksi. Jos vaikeasti sulavia osasia tai kuituja upotetaan päällysteen metalliin ja/tai metallioksidiin, vaikeasti sulavat osaset tai kuidut voidaan sekoittaa edellä mainittuun maalikoostumukseen ennen sen levittämistä anodille. Vaihtoehtoisesti vaikeastisulavat osaset tai kuidut voidaan levittää edellä mainittua maalikoostumusta olevalle kerrokselle sen ollessa vielä juoksevana anodin pinnalla ja maalikerros kuivataan sitten haihduttamalla nestemäinen kantaja pois ja poltto suoritetaan tavallisella tavalla.
Bipolaarisen elektrodin anodilla oleva elektrokatalyyttisesti aktiivinen päällyste voidaan muodostaa levittämällä useita maali-kerroksia anodille ja kuivaamalla sekä polttamalla jokainen kerros ennen seuraavan kerroksen levittämistä.
Kalvonmuodostavaa metallia olevan levyn liittäminen rauta-tai teräslevyyn voidaan suorittaa esimerkiksi juottamalla tai hitsaamalla levyt yhteen. Erikoisen sopiva juotosmenetelmä on esitetty GB-patenttijulkaisussa n:o 1 236 997. Tässä menetelmässä kalvonmuodostavaa metallia oleva levy päällystetään "tinaus"-metallilla tai metalliseoksella kuumentamalla levyä tai levittämällä päällystettävälle pinnalle tinausmetallia tai -metalliseosta sulassa tilassa ja siirtämällä ultraääniherätteistä koetinpuikkoa oleellisesti koko päällystettävän pinnan ylitse, koetinpuikon ollessa kosketuksessa pinnan ja sulan metallin tai metalliseoksen kanssa. Täten saatu päällystetty levy kiinnitetään sitten juottamalla rauta- tai teräslevyyn, joka on esitinattu tavanomaisella tavalla.
61324 "Tinaus"-metalli tai -metalliseos on metalli tai metalli-seos, joka muodostaa päällysteen kalvonmuodostavaa metallia tai sen metalliseosta olevan levyn päälle ja joka sallii täten saadun päällystetyn levyn käyttämisen tavanomaisessa juotosprosessissa. Sopiviin tinausmetalleihin kuuluvat tina, sinkki ja kadmium. Sopiviin tinausmetalliseoksiin kuuluvat binääriset tinaseokset sinkin, lyijyn, antimonin tai vismutin kanssa ja ternääriset tinapi-toiset metalliseokset, esimerkiksi tina/sinkki/lyijy-seos. On suositeltavaa käyttää sinkki/tina-seosta.
Sulaa tinausmetallia tai metalliseosta käyttävässä menetelmässä on sopivaa käyttää alueella 350-450°C olevaa lämpötilaa ja koetinpuikko värähtelee sopivasti noin 20 kHz taajuudella. Muita ultraäänitinausmenettelyn yksityiskohtia on löydettävissä edellä-mainitusta GB-patenttijulkaisusta n:o 1 236 997.
Rauta- tai teräslevyn esitinaus voidaan sopivasti suorittaa tavanomaisella tavalla kuumentamalla liitettävää pintaa yhdessä esimerkiksi lyijy/tina- tai lyijy/vismutti-seoksen kanssa. Haluttaessa tinausmetalli tai -metalliseos voi olla sama sekä tinattaessa kalvonmuodostavaa metallia olevaa levyä että rauta- tai teräs-levyä .
Laajalla alueella olevia metalliseoksia voidaan käyttää juotettaessa levyjä yhteen. Sopiviin juotosseoksiin kuuluvat esimerkiksi lyijy/tina- ja lyijy/vismutti-metalliseokset.
Vaihtoehtoisesti ultraäänimenetelmää käyttäen esitinattu kalvonmuodostavaa metallia oleva levy voidaan liittää rauta- tai teräslevyyn sähköisesti johtavaa liimaa käyttäen, kuten GB-patent-tihakemuksessa n:o 51227/73 (BE-patenttijulkaisu n:o 821 727) on esitetty. Jokaista sopivaa liimaa voidaan käyttää, mukaanluettuna epoksihartsit, joissa on käytetty täyteaineena johtavaa metalli jauhoa, esimerkiksi hopeaa tai sinkkiä. Yleensä epoksihartsit muodostuvat bisfenoli-A:n kondensaatiotuotteesta epikloorihydriinin kanssa ja hartsi voidaan kovettaa sopivan poikkisidoksia muodostavan aineen, esimerkiksi amiinin avulla. Liimat sisältävät edullisesti 50-90 painoprosenttia metallia. Näitä liimoja käytettäessä on edullista levittää liimaa liitettäville levyille ja pitää sit- 2 ten levyjä yhdessä paineenalaisina, esimerkiksi 1,4-3,5 kp/cm painetta käyttäen, kunnes liima on kovettunut, esimerkiksi 100-180°C:n lämpötilassa.
61324
Keksintöä esitellään mukaanliitetyissä piirroksissa, joista kuvio 1 on pystypoikkileikkaus keksinnön mukaisesta bipolaa-risesta elektrodista, kuvio 2 on kaaviollinen esitys kuvion 1 mukaisen bipolaari-sen elektrodin katodinpuoleisesta sivusta, ja kuvio 3 on pystypoikkileikkaus vain osasta elektrolyysiken-noa, joka sisältää bipolaarisen elektrodin, päätekatodin, pääte-anodin ja anodien ja katodien välillä olevat erottimet.
Tarkasteltaessa kuviota 1, bipolaarinen elektrodi käsittää titaanilevyä 1 olevan anodin, jolla on useita jäykkiä, 3 millimetrin paksuisia titaanilankoja 2, joista jokainen on taivutettu yhdestä kohtaa 3 ja jotka on hitsattu kondensaattoripurkauksen avulla kohtiin 4 levyllä 1. Jokaisessa langassa 2 on suora kohta 5, joka on yhdensuuntainen levyn 1 kanssa ja siitä sivusuunnassa erillään niin, että jokaisen rivin suorat kohdat 5 ovat oleellisesti keskenään yhdensuuntaiset ja ovat samassa tasossa. Tarkasteltaessa kuvia 1 ja 2, bipolaarisen elektrodin katodiosa muodostuu hiili-teräslevystä 6, jossa on useita 3 millimetrin paksuisia hiilite-räslankoja 7, jotka on hitsattu kondensaattoripurkausta käyttäen kohtiin 8 levyllä 6. Langoissa 7 on suora osa 9 ja ne on taivutettu kohdista 10, 11 silmukan muodostamiseksi lankojen saamiseksi taipuisiksi. Langat 7 on sijoitettu riveihin toinen toisensa yläpuolelle niin, että jokaisen rivin 9 suorat osat ovat oleellisesti yhdensuuntaisia keskenään ja ovat samassa tasossa.
Titaaniset anodilangat 2 on varustettu elektrokatalyyttisesti aktiivisella päällysteellä, esim. ruteniumoksidilla ja titaanidioksidilla, ainakin suorilta osiltaan 5.
Titaanilevyn 1 takasivu on sähköisesti johtavasti yhdistetty hiiliteräslevyyn 6 keksinnön mukaisen bipolaarisen elektrodin muodostamiseksi. Edellä mainitut bipolaariset elektrodit valmistetaan edullisesti juottamalla ultraääntä käyttäen etukäteen tinatut, esimerkiksi sinkki/tina-seosta käyttäen, titaanilevyt esitinattuihin hiiliteräslevyihin.
Tarkasteltaessa kuvioita 3, sisältää elektrolyysikenno kuvien 1 ja 2 yhteydessä esitetyn tyyppisen bipolaarisen elektrodin ja kuuluu siihen titaania oleva anodilevy 1, jolla on useita, oleellisesti jäykkiä elektrokatalyyttisesti aktiivisesti päällystettyjä 9 61324 titaanilankoja 2 ja joka on liitetty sähköisesti johtavasti hiili-terästä olevaa katodiin 6, jolla on useita silmukan muodostavia, taipuisia hiiliteräslankoja 7.
Kennoon kuuluu myös titaanilevyä oleva pääteanodi 12, jolla on useita oleellisesti jäykkiä, elektrokatalyyttisesti aktiivisesti päällystettyjä titaanilankoja 13 ja hiiliteräslevyä oleva pääte-katodi 14, jolla on useita silmukan muodostavia, taipuisia hiiliteräslankoja 15.
Erotin 16 on sijoitettu pääteanodin 12 lankojen ja bipolaa-risen elektrodin katodin 6 lankojen väliin ja voi se olla kosketuksessa niiden kanssa ja erotin 17 on sijoitettu pääteanodin 14 lankojen ja bipoaarisen elektrodin anodin 1 lankojen väliin ja voi se olla kosketuksessa niiden kanssa, jolloin muodostuu anodi- ja kato-diosastot. Eroittimet voivat olla esimerkiksi huokoisia diafrag-moja tai kationinvaihtomembraaneja.
Kuviossa 3 esitetty elektrolyysikenno käsittää vain yhden keksinnön mukaisen bipolaarisen elektrodin. Kennoon voi yleensä kuulua useita tällaisia bipolaarisia elektrodeja.
Keksintöä esitellään edelleen seuraavan esimerkin avulla.
Titaanianodi, jonka rakenne on sama kuin kuviossa 1 esitetyn bipolaarisen elektrodin anodin, käsittää 6 riviä titaanilankoja 2 ja jokainen rivi sisältää 32 lankaa, joista jokaisen suoran osan 5 pituus on 154 mm ja paksuus 3 mm. Langat 2 on hitsattu konden-saattoripurkausta käyttäen titaanilevyyn 1, jonka mitat ovat 300 mm x 970,5 mm. Titaanilangat 2 on päällystetty ruteniumoksidin ja titaanidioksidin seoksella.
Katodi, jonka rakenne on sama kuin kuviossa 1 ja 2 esitetyn katodin, käsittää 5 riviä silmukan muodostavia hiiliteräslankoja, jolloin jokainen rivi sisältää 32 lankaa, jotka kondensaattoripur-kausta käyttäen on hitsattu päästään hiiliteräslevyyn 6.
Anodi ja katodi asennettiin pystysuunnassa olevaan, kuviossa 4 esitettyyn laboratoriomembraanikennoon toistamaan monopolaari-sissa olosuhteissa keksinnön mukaisen bipolaarisen elektrodin toiminta. Titaanilevyn 1 ja membraanin 18 välinen etäisyys, so. ano-lyyttiosaston leveys sekä hiiliteräslevyn 6 ja membraanin 18 välinen etäisyys, so. katolyyttiosaston leveys olivat molemmat 28 mm.
Membraani 18 oli perfluorisulfonihappomembraani perustuen tetrafluorietyleenin ja fluorattujen vinyylieetterien "NAFION" ko- 10 61 324 polymeereihin (NAFION on du Pont'in rekisteröity tavaramerkki). Membraani sijaitsi kiinni sekä anodissa että katodissa, so. anodi/ katodi-väli oli nolla.
Natriumkloridisuolaliuosta (pitoisuus 300 grammaa NaCl litrassa vettä) syötettiin anolyyttiosastoon nopeudella 6 litraa tunnissa. De-ionisoitua vettä lisättiin katolyyttiosastoon. Kennon lämpötila pidettiin 85°C:ssa.
Virta, jonka voimakkuus oli 300 A (vastaten virtatiheyttä 2 1,8 kA/m ), johdettiin kennon lävitse. Kennojännite oli 2,9 V. Muodostunut kloori sisälsi 94 % painosta klooria ja vähemmän kuin 0,1 % painosta vetyä. Muodostunut natriumhydroksidi sisälsi 10 painoprosenttia natriumhydroksidia. Kenno toimi natriumhydroksidi-virtahyötysuhteella 86 %.
Anodin ja katodin langat eivät vaurioittaneet membraania.
Claims (8)
1. Bipolaarinen elektrodi elektrolyysikennoa varten, tunnettu siitä, että se käsittää a) anodin, joka muodostuu ryhmästä kalvonmuodostavaa metallia olevia pitkänomaisia osia (2), jolloin ainakin osalla niiden pinnoista on elektrokatalyyttisesti aktiivinen päällyste, osien ollessa sähköisesti johtavasti asennettu kalvonmuodostavaa metallia olevalle levylle (1) ja ulottuen siitä ulospäin siten, että osat (5) osaksi ovat levystä (1) sivussa olevassa tasossa ja oleellisesti yhdensuuntaisia sen kanssa sekä b) katodin, joka muodostuu ryhmästä pitkänomaisia metalli-osia (7) asennettuina sähköisesti johtavasti metallilevylle (6) ja ulottuen siitä ulospäin siten, että osat (9) osaksi ovat levystä (6) sivussa olevassa tasossa ja oleellisesti yhdensuuntaisia sen kanssa; pitkänomaisten osien vähintään yhden ryhmän ollessa taipuisia ja kalvonmuodostavaa metallia olevien anodilevyjen (1) ja katodime-tallilevyjen (6) ollessa liitetty sähköisesti johtavasti toisiinsa.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen bipolaarinen elektrodi, tunnettu siitä, että huomattava osa jokaisesta anodin pitkänomaisesta osasta (2) sijaitsee sivusuunnassa erillään kalvonmuodostavaa metallia olevasta levystä (1) ja oleellisesti yhdensuuntaisina sen kanssa.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen bipolaarinen elektrodi, tunnettu siitä, että huomattava osa jokaisesta katodin pitkänomaisesta osasta (7) sijaitsee sivusuunnassa erillään rauta- tai teräslevystä (6) ja oleellisesti yhdensuuntaisina sen kanssa.
4. Jonkun patenttivaatimuksista 1...3 mukainen bipolaarinen elektrodi, tunnettu siitä, että kalvonmuodostavaa metallia olevien pitkänomaisten osien ne osat (5), jotka ovat samassa tasossa, ovat oleellisesti keskenään yhdensuuntaiset ja että rautaa tai terästä olevien osien ne osat (9), jotka ovat samassa tasossa, ovat oleellisesti keskenään yhdensuuntaiset.
5. Jonkun patenttivaatimuksista 1...4 mukainen bipolaarinen elektrodi, tunnettu siitä, että anodin ja katodin pitkänomaiset osat (2, 7) ovat muodoltaan lankoja tai tankoja. 12 61 324
6. Jonkun patenttivaatimuksista 1...5 mukainen bipolaari-nen elektrodi, tunnettu siitä, että taipuisuus pitkänomaisiin osiin saadaan muodostamalla osat silmukoiksi (10, 11).
7. Jonkun patenttivaatimuksista 1...6 mukainen bipolaarinen elektrodi, tunnettu siitä, että katodin pitkänomaiset osat (7) ovat taipuisia.
8. Jonkun patenttivaatimuksista 1...7 mukainen bipolaarinen elektrodi, tunnettu siitä, että anodin pitkänomaiset osat (2) ovat jäykkiä ja katodin pitkänomaiset osat (7) ovat taipuisia. 13 61 324
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB3248976 | 1976-08-04 | ||
| GB32489/76A GB1581348A (en) | 1976-08-04 | 1976-08-04 | Bipolar unit for electrolytic cell |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI772346A FI772346A (fi) | 1978-02-05 |
| FI61324B FI61324B (fi) | 1982-03-31 |
| FI61324C true FI61324C (fi) | 1982-07-12 |
Family
ID=10339381
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI772346A FI61324C (fi) | 1976-08-04 | 1977-08-02 | Bipolar elektrod foer en elektrolytisk cell |
| FI772359A FI61527C (fi) | 1976-08-04 | 1977-08-04 | Elektrod |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI772359A FI61527C (fi) | 1976-08-04 | 1977-08-04 | Elektrod |
Country Status (23)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US4124479A (fi) |
| JP (2) | JPS5822548B2 (fi) |
| AR (1) | AR215642A1 (fi) |
| AT (2) | AT351566B (fi) |
| AU (2) | AU513175B2 (fi) |
| BE (2) | BE857239A (fi) |
| BR (2) | BR7705128A (fi) |
| CA (2) | CA1106315A (fi) |
| DD (1) | DD131382A5 (fi) |
| DE (2) | DE2735239A1 (fi) |
| ES (2) | ES461357A1 (fi) |
| FI (2) | FI61324C (fi) |
| FR (2) | FR2360687A1 (fi) |
| GB (1) | GB1581348A (fi) |
| IE (2) | IE45309B1 (fi) |
| IT (2) | IT1086101B (fi) |
| MX (2) | MX146946A (fi) |
| NL (2) | NL185786C (fi) |
| NO (2) | NO148155C (fi) |
| NZ (2) | NZ184732A (fi) |
| PL (2) | PL111191B1 (fi) |
| SE (2) | SE424007B (fi) |
| ZA (2) | ZA774506B (fi) |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1581347A (en) * | 1976-08-04 | 1980-12-10 | Ici Ltd | Resilient anodes |
| DE2926776C2 (de) * | 1979-07-03 | 1984-03-15 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Brennstoff- und/oder Elektrolyse-Zelle |
| IT1122699B (it) * | 1979-08-03 | 1986-04-23 | Oronzio De Nora Impianti | Collettore elettrico resiliente e cella elettrochimica ad elettrolita solido comprendente lo stesso |
| JPS5657270U (fi) * | 1979-10-09 | 1981-05-18 | ||
| IT1163737B (it) | 1979-11-29 | 1987-04-08 | Oronzio De Nora Impianti | Elettrolizzatore bipolare comprendente mezzi per generare la ricircolazione interna dell'elettrolita e procedimento di elettrolisi |
| US4370214A (en) * | 1980-04-25 | 1983-01-25 | Olin Corporation | Reticulate electrode for electrolytic cells |
| EP0045148B1 (en) * | 1980-07-30 | 1985-05-08 | Imperial Chemical Industries Plc | Electrode for use in electrolytic cell |
| US4444631A (en) * | 1981-05-11 | 1984-04-24 | Occidental Chemical Corporation | Electrochemical purification of chlor-alkali cell liquor |
| DE3236988A1 (de) * | 1981-10-28 | 1983-06-01 | IMI Marston Ltd., Wolverhampton, Staffordshire | Bipolare elektrochemische zelle |
| DE3147766A1 (de) * | 1981-12-02 | 1983-06-09 | Institut elektrosvarki imeni E.O. Patona Akademii Nauk Ukrainskoj SSR, Kiev | Filterpressen-elektrolyseur zur gewinnung eines wasserstoff-sauerstoff-gemisches |
| JPS59133384A (ja) * | 1983-01-19 | 1984-07-31 | Toyo Soda Mfg Co Ltd | 電解槽 |
| JPS6216036U (fi) * | 1985-07-15 | 1987-01-30 | ||
| JPS6365086A (ja) * | 1986-09-06 | 1988-03-23 | Nippon Steel Corp | 黒色表面処理鋼板とその製造方法 |
| JPS6351838U (fi) * | 1986-09-24 | 1988-04-07 | ||
| SE505714C2 (sv) * | 1991-09-19 | 1997-09-29 | Permascand Ab | Elektrod med kanalbildande trådar, sätt att tillverka elektroden, elektrolyscell försedd med elektroden samt sätt vid elektrolys |
| DE4306889C1 (de) * | 1993-03-05 | 1994-08-18 | Heraeus Elektrochemie | Elektrodenanordnung für gasbildende elektrolytische Prozesse in Membran-Zellen und deren Verwendung |
| GB2321646B (en) * | 1997-02-04 | 2001-10-17 | Christopher Robert Eccles | Improvements in or relating to electrodes |
| JP2000192276A (ja) * | 1998-12-25 | 2000-07-11 | Asahi Glass Co Ltd | 複極型イオン交換膜電解槽 |
| US6761808B1 (en) | 1999-05-10 | 2004-07-13 | Ineos Chlor Limited | Electrode structure |
| GB9910714D0 (en) | 1999-05-10 | 1999-07-07 | Ici Plc | Bipolar electrolyser |
| US20040108204A1 (en) | 1999-05-10 | 2004-06-10 | Ineos Chlor Limited | Gasket with curved configuration at peripheral edge |
| DE102012002027B4 (de) * | 2012-02-03 | 2013-09-12 | Heraeus Electro-Nite International N.V. | Messeinrichtung zur Bestimmung der Sauerstoffaktivität in Metall- oder Schlackeschmelzen |
| US8808512B2 (en) * | 2013-01-22 | 2014-08-19 | GTA, Inc. | Electrolyzer apparatus and method of making it |
| US9222178B2 (en) | 2013-01-22 | 2015-12-29 | GTA, Inc. | Electrolyzer |
| GB201309753D0 (en) * | 2013-05-31 | 2013-07-17 | Water Fuel Engineering Ltd | Electrolysis cell and electrode |
| RU2709541C2 (ru) | 2015-04-20 | 2019-12-18 | Инеос Текнолоджиз Са | Электродное устройство, электродные узлы и электролизеры |
| TW202146707A (zh) | 2020-01-24 | 2021-12-16 | 英商億諾斯技術有限公司 | 電極總成及電解器 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE563393C (de) * | 1929-02-05 | 1932-11-04 | I G Farbenindustrie Akt Ges | Elektrolytische Zelle |
| US1907812A (en) * | 1929-02-05 | 1933-05-09 | Ig Farbenindustrie Ag | Electrolytic cell |
| CH263970A (de) * | 1948-06-26 | 1949-09-30 | Oerlikon Maschf | Bipolarelektrode für Wasserzersetzer. |
| NL279382A (fi) * | 1961-06-29 | |||
| US3468786A (en) * | 1966-04-12 | 1969-09-23 | Chlormetals Inc | Fused bath electrolytic cells |
| US3755105A (en) * | 1971-06-28 | 1973-08-28 | G Messner | Vacuum electrical contacts for use in electrolytic cells |
| US3873437A (en) * | 1972-11-09 | 1975-03-25 | Diamond Shamrock Corp | Electrode assembly for multipolar electrolytic cells |
| FR2237984B1 (fi) * | 1973-07-06 | 1978-09-29 | Rhone Progil | |
| US4013525A (en) * | 1973-09-24 | 1977-03-22 | Imperial Chemical Industries Limited | Electrolytic cells |
| US3882093A (en) * | 1974-01-02 | 1975-05-06 | Du Pont | Sulfonyl-containing fluorocarbon vinyl ethers and ion exchange membrane formed therefrom |
| US3909378A (en) * | 1974-06-21 | 1975-09-30 | Du Pont | Composite cation exchange membrane and use thereof in electrolysis of an alkali metal halide |
| US3944477A (en) * | 1974-10-15 | 1976-03-16 | Basf Wyandotte Corporation | Diaphragm for electrolytic cell for chlorine production |
| US3976704A (en) * | 1975-01-06 | 1976-08-24 | Varen Technology | Nitration process |
| US4059216A (en) * | 1975-12-15 | 1977-11-22 | Diamond Shamrock Corporation | Metal laminate strip construction of bipolar electrode backplates |
| US4017375A (en) * | 1975-12-15 | 1977-04-12 | Diamond Shamrock Corporation | Bipolar electrode for an electrolytic cell |
-
1976
- 1976-08-04 GB GB32489/76A patent/GB1581348A/en not_active Expired
-
1977
- 1977-07-18 IE IE1495/77A patent/IE45309B1/en unknown
- 1977-07-21 US US05/817,676 patent/US4124479A/en not_active Expired - Lifetime
- 1977-07-25 AU AU27294/77A patent/AU513175B2/en not_active Expired
- 1977-07-25 NZ NZ184732A patent/NZ184732A/xx unknown
- 1977-07-25 IE IE1539/77A patent/IE45316B1/en unknown
- 1977-07-26 ZA ZA00774506A patent/ZA774506B/xx unknown
- 1977-07-26 NO NO772650A patent/NO148155C/no unknown
- 1977-07-27 BE BE179708A patent/BE857239A/xx not_active IP Right Cessation
- 1977-07-28 US US05/819,962 patent/US4126534A/en not_active Expired - Lifetime
- 1977-07-28 NZ NZ184770A patent/NZ184770A/xx unknown
- 1977-07-29 CA CA283,763A patent/CA1106315A/en not_active Expired
- 1977-07-29 CA CA283,760A patent/CA1110578A/en not_active Expired
- 1977-07-29 AU AU27436/77A patent/AU511879B2/en not_active Expired
- 1977-07-29 IT IT26361/77A patent/IT1086101B/it active
- 1977-08-01 AR AR268643A patent/AR215642A1/es active
- 1977-08-01 ZA ZA00774626A patent/ZA774626B/xx unknown
- 1977-08-02 DD DD7700200398A patent/DD131382A5/xx unknown
- 1977-08-02 MX MX170084A patent/MX146946A/es unknown
- 1977-08-02 AT AT569977A patent/AT351566B/de not_active IP Right Cessation
- 1977-08-02 BE BE179855A patent/BE857409A/xx not_active IP Right Cessation
- 1977-08-02 FI FI772346A patent/FI61324C/fi not_active IP Right Cessation
- 1977-08-02 NL NLAANVRAGE7708522,A patent/NL185786C/xx not_active IP Right Cessation
- 1977-08-02 MX MX170083A patent/MX146712A/es unknown
- 1977-08-03 FR FR7723930A patent/FR2360687A1/fr active Granted
- 1977-08-03 SE SE7708854A patent/SE424007B/xx unknown
- 1977-08-03 NO NO772735A patent/NO146575C/no unknown
- 1977-08-03 FR FR7723978A patent/FR2360691A1/fr active Granted
- 1977-08-03 BR BR7705128A patent/BR7705128A/pt unknown
- 1977-08-03 IT IT26459/77A patent/IT1085688B/it active
- 1977-08-03 PL PL1977200044A patent/PL111191B1/pl unknown
- 1977-08-03 SE SE7708853A patent/SE423909B/xx unknown
- 1977-08-03 BR BR7705131A patent/BR7705131A/pt unknown
- 1977-08-03 PL PL1977200043A patent/PL111180B1/pl unknown
- 1977-08-03 NL NLAANVRAGE7708581,A patent/NL186526C/xx not_active IP Right Cessation
- 1977-08-04 DE DE19772735239 patent/DE2735239A1/de active Granted
- 1977-08-04 DE DE19772735237 patent/DE2735237A1/de active Granted
- 1977-08-04 JP JP52093058A patent/JPS5822548B2/ja not_active Expired
- 1977-08-04 JP JP52093059A patent/JPS589837B2/ja not_active Expired
- 1977-08-04 AT AT574677A patent/AT352147B/de not_active IP Right Cessation
- 1977-08-04 FI FI772359A patent/FI61527C/fi not_active IP Right Cessation
- 1977-08-04 ES ES461357A patent/ES461357A1/es not_active Expired
- 1977-11-30 ES ES464612A patent/ES464612A1/es not_active Expired
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI61324C (fi) | Bipolar elektrod foer en elektrolytisk cell | |
| US4142950A (en) | Apparatus and process for electrolysis using a cation-permselective membrane and turbulence inducing means | |
| US3632497A (en) | Electrochemical cell | |
| FI57446B (fi) | Anodkonstruktion foer elektrolysceller | |
| GB2071157A (en) | Catalytic electrode and combined catalytic electrode and electrolytic structure | |
| SU1291029A3 (ru) | Бипол рный электрод | |
| KR20040030924A (ko) | 전기분해 전지, 특히 염소의 전기화학적 제조용 전기분해전지 | |
| EP0159138B1 (en) | Electrode and electrolytic cell | |
| WO2000039365A1 (fr) | Bain electrolytique a membrane d'echange ionique a poles multiples | |
| CA1113037A (en) | Slotted pair of anode plates with spaces and spacing studs | |
| CN102459708A (zh) | 安装有气体扩散电极的离子交换膜电解槽 | |
| US4749452A (en) | Multi-layer electrode membrane-assembly and electrolysis process using same | |
| FI56557C (fi) | Diafragmacell med ett flertal avdelningar foer framstaellning av klor och alkalimetallhydroxid | |
| US3796648A (en) | Electrolytic cell having self-aligning anodes | |
| US4177118A (en) | Process for electrolyzing water | |
| US3838035A (en) | Mercury cell with coated anode | |
| CA1126207A (en) | Anode of parallel resiliently mounted members with electrocatalytic coating | |
| JP3538271B2 (ja) | 塩酸電解装置 | |
| WO2010122785A1 (ja) | イオン交換膜法電解槽 | |
| NO791627L (no) | Stroemfordelingsanordning for elektrolyseceller | |
| US4056459A (en) | Anode assembly for an electrolytic cell | |
| JP3069370B2 (ja) | 電解槽 | |
| GB1581349A (en) | Electrode | |
| KR20140034138A (ko) | 전기 분해 셀의 금속 셀 요소 재료용 코팅 | |
| JPH06173068A (ja) | 電解槽 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM | Patent lapsed |
Owner name: IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LIMITED |