FI73744B - Foerfarande foer anvaendning av en elektrokemisk vaetske/gascell. - Google Patents

Description

1 73744

Menetelmä sähkökemiallisen neste/kaasukennon käyttämiseksi Tämä keksintö kohdistuu sähkökemiallisen kennon pa-5 rannettuun käyttömenetelinään.

Alalla tunnetaan hyvin kaasuelektrodit, esimerkiksi happielektrodit ja ovat ne käyttökelpoisia useissa menetelmissä mukaanluettuina kloori-alkaalimenetelmat sekä menetelmät vetyperoksidin valmistamiseksi. Happielektrodit 10 ovat yleensä huokoisia. Näissä elektrodeissa reaktiot ta pahtuvat kohdissa, joissa tapahtuu kolmen faasin kosketus kaasun, elektrolyyttiliuoksen ja kiinteän sähköjohtimen välillä. Elektrodin hyötysuhteen maksimoimiseksi on kolmen faasin kosketusalue saatava mahdollisimman suureksi. Jos 15 elektrodi on elektrolyytin täyttämä, kaasumassan siirto sähköjohtimeen on liian hidas ollakseen merkittävä eikä siten ole käyttökelpoinen. Kääntäen jos elektrodi on kaasun täyttämä, elektrolyyttiliuoksen puuttuminen sallii vain reaktion tapahtumisen merkityksettömässä määrässä.

20 Tavallisesti käytetään pakattuja kerroksia sisältä viä elektrolyysikennoja jotka ovat US-patenteissa 3 969 201 ja 4 118 305 esitettyä tyyppiä. Huokoinen erot-tin erottaa pakatun kerroksen viereisestä elektrodista ja pakattu kerroselektrodi tukee sitä. Erottimen huoko-25 set ovat riittävän suuria sallien elektrolyytin vapaan virtauksen pakatun kerroselektrodin aukkoihin. Sähkökemialliset reaktiot tapahtuvat elektrodilla kaasu/elektrolyytti/ elektrodi-rajapinnaLla. Nestemäiset tuotteet ja reagoimaton elektrolyytti virtaavat painovoiman vaikutuksesta paka-30 tun kerroselektrodin pohjalle. Näissä kennoissa massan siirto on vaikeutena, koska elektrolyytti lähes huuhtelee elektrodia. Reaktiot ovat hitaita ja tuotteiden kierto on välttämätöntä.

Tämä keksintö perustuu menetelmään, jossa nesteen 35 annetaan reagoida sähkökemiallisesti kaasun kanssa sähkö kemiallisessa kennotyypissä, jossa on vähintäin kaksi ___ - ΤΓ“ 2 73744 elektrodia nestettä läpäisevän erottimen erottamina; vähintään toinen mainituista elektrodeista tukee mainittua erotinta ja on huokoinen ja itsetyhjentyvä, jolloin mainittu menetelmä käsittää: 5 a) kaasun virtaamisen ainakin osaan itsetyhjentyvän elektrodin huokosiin; b) nesteen säädetyn virtauksen erottimen lävitse ja itsetyhjentyvään elektrodiin nopeudella, joka on suunnilleen yhtä suuri kuin elektrodin tyhjentymisnopeus ja 10 nesteen määrä on riittävä täyttämään vain osa elektrodin huokosista; c) nesteen sähkökemiallisen reaktion kaasun kanssa vähintään yhden haihtumattoman tuotteen muocostamiseksi ja d) sähkökemiallisten tuotteiden poistamisen itsetyhjen- 15 tyvästa elektrodista.

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaista toteutusta sähkökemiallisessa kennossa,jossa on diafragma-tyyppinen erotin.

Kuvio 2 esittää keksinnön seuraavaa toteutusta. Siinä esitetään sähkökemiallinen kenno, jossa on ioninvaihtomemb-20 raani diafragma-tyyppisen erottimen lisäksi.

Keksinnön esitetyssä toteutuksessa kuvio 1 esittää elektrolyyttistä kennoa 100. Kennossa on anodi 120, joka sijaitsee anolyyttikammiossa. Elektrolyytin syöttöaukko 116 avautuu anolyyttikammioon. Kaasumaisen tuotteen poisto-25 aukko 122 sijaitsee anolyyttikammiossa.

Katodi 106 on sähköäjohtavaa huokoista massaa, jossa on useita sen lävitse kulkevia huokosia. Se voi olla sähköä- johtavien, sintrattujen osasten muodostama kerros tai irrallisten osasten kasauma. Sen huokosten koon ja luku-30 määrän täytyy olla riittävien sekä kaasun että nesteen läpivirtausta varten. Huokoisten koon täytyy myös olla riittävän suuren niin, että haihtumattomat tuotteet vir-taavat painovoiman vaikutuksesta katodin 106 alaosaan, so. katodin täytyy ol la ”itsetyh.jentyvä". Toinen tapa tämän ilmaisemiseksi on kuvata huokoset riittävän suuriksi niin, \ *v 3 73744 että painovoiman vaikutus nesteeseen elektrodissa on suurempi kuin kapillaaripaineen.

Haluttaessa voidaan katodia tukea jollakin tavalla. Esimerkiksi kuviossa 1 on esitetty huokoinen seulatuki 5 102 katodia varten.

Diafragmatyyppinen erotin 112 on sijoitettu katodia 106 vastaan, joka tai katodituki 102 tukee sitä. Erotin voi muodostua tiiviisti pakatuista kuiduista, kuten asbesti- tai fluoratusta hiilivedystä valmistetuista kuiduista, 10 jotka voivat olla kudottuja tai pelkästään koottu yhteen satunnaisella tavalla. Erottimessa 112 voi olla useita kerroksia tai vain yksi kerros. Kuitenkin erotinmateri-aalin täytyy olla oleelliesti inertin niiden kemikaalien suhteen, joiden kanssa s aon kosketuksissa tavallisissa käyt-15 töolosuhteissa. Erotin on rekennettu siten, että se pystyy hieman rajoittamaan nesteen virtausta sen lävitse. Nesteen säätämätöntä virtausta eroittimen lävitse ei voida sallia tässä keksinnössä.

Kuviossa 2 on esitetty keksinnön toinen toteutus.

20 Siinä on esitetty elektrolyyttinen kenno 101, jossa on ioninvaihtomembraani 124. Tämä toteutus toimii suunnilleen samalla tavalla kuin kuviossa 1 esitetty kenno. Tällöin ioninvaihtomembraani toimii estokerroksena ionien siirtymisen valvomiseksi 1atodikammioon 128 ja siitä pois.

25 Kuvion 2 toteutuksessa hydraulista painetta erotti mella 112 valvotaan samalla tavalla kuin kuvion 1 mukaisen kennon yhteydessä on esitetty.

Kuten kuvion L toteutuksessa elektrolyytin, joka on kosketuksessa erottimen kanssa, täytyy kohdistaa hydrau-30 linen paine erottineen. Kuviossa 2 kuitenkin katodikam- miossa 128 oleva elektrolyytti muodostaa kriittisen hydraulisen paineen. Täten menetelmä elektrolyytin hydraulisen paineen säätämiseksi kohdistuu elektrolyyttiin katodi-osastossa 129 kuvion 1 anodikammiossa 118 olevan elektro-35 lyytin asemasta.

4 73744

Keksinnön mukaan nestevirtausta erottimen 112 lävitse täytyy säätää tasolle, joka riittää täyttämään vain osan katodin 106 huokosista. Jos liian suuri määrä nestettä kulkee erottimen lävitse ja oleellisesti kaikki katodin 5 106 huokoset ovat täyttyneet, minimoituu läsnä olevan happi- kaasun paine. Tästä aiheutuu erittäin hidas reaktio elektrolyysituotteiden muodostamiseksi. Kääntäen jos liian pieni määrä elektrolyyttiä siirtyy erottimen 112 lävitse ja katodin 106 huokosiin, sähkökemialliset reaktiot mini-10 moituvat. Esillä olevan keksinnön kriittinen kohta on estää katodihuokosten lähes täydellinen täyttyyminen ja estää samanaikaisesti elektrolyytin lähes täydellinen puuttuminen katodihuokosissa.

Huokoisen erottimen, lävitse virtaavan nesteen tila-15 vuuden oletetaan määräytyvän seuraavan yhtälön avulla: = KA P I ud 3 2Q jossa V = tilavuusvirtausropeus, cm /s, K = läpäisevyys, cm^ A = nesteen.kanssa kosketuksessa olevan erottimen pinnan geometrinen pinta-ala, cm 2 Δ? = painehäviö ercctimen ylitse, g/cm s , 25 u = nesteen viskositeetti, g/cm s ^d = erottimen paksuus, cm.

Yleensä nesteen viskositeetti ^u) on vakio ja riippuu se menetelmästä, jossa kaksintöä käytetään. Erottimen rakenne määrää sen paksuuden (d) ja sen läpäisevyyden (K).

2Q Yleensä elektrolyyttisissä kloori-alkalikennoissa käytettyjen diafragmojen läpäisevyydet (K) ovat välillä ~~8 “10 2 1x10 - 1x10 cm . Luonnollisesti ne vaihtelevat edellä esitetyn yhtälön muuttujien mukaan.

Täten on kaksi sopivaa tapaa säätää virtausta erot-25 timen lävitse elektrodiin. Toinen tapa on muuttaa nesteen kanssa kosketuksessa olevan erottimen pinnan pinta-alaa 5 73744 (A) ja toinen tapa on säätää painehäviötä (Ap) eroittimen ylitse.

Sopiva tapa erottimen nesteen kanssa kosketuksessa olevan pinta-alan säätämiseksi on erottimeen liittyvän 5 nestesäiliön korkeuden nostaminen tai alentaminen. Korkeu den noustessa kasvaa virtaus erottimen lävitse. Kääntäen korkeuden alentuessa virtaus pienenee.

Toinen menetelmä virtauksen säätämiseksi erottimen lävitse on säätää painehäviötä erottimen ylitse.

10 Tätä painehäviötä voidaan säätää useilla tavoilla.

Eräs menetelmä painehäviön säätämiseksi erottimen ylitse on käyttää itsetyhjentyvää elektrodia vastassa olevaa osastoa kaasu- tai nestepaineen alaisena. Tässä menetelmässä vastassa oleva kammio suljetaan ulkoilman 15 vaikutukselta ja kaasun tai nesteen paine kohdistetaan elektrolyyttiin. Suurpainepumppuja voidaan käyttää paineistetun nesteen pakoittamiseksi vastassa olevaan kammioon tai paineistettua kaasua voidaan johtaa kammioon.

Seuraava menetelmä painehäviön säätämiseksi erotti-20 men ylitse on tyhjön muodostaminen erottimen itsetyhjen- tyvän elektrodin puoleiselle sivulle. Tämä imee elektrolyyttiä kohti erotinta ja sen lävitse ja lopuksi itsetyhjen-tvvään elektrodiin.

Tässä esiteltävää menetelmää voidaan käyttää kaikissa 25 menetelmissä, joissa neste reagoi kaasun kanssa. Se on erikoisen käyttökelpoinen sähkökemiallisissa kennoissa.

Se on erikoisen käyttökelpoinen kennoissa, joita käytetään vetyperoksidin valmistamiseen, kloorin ja emäksen valmistamiseen ja energian muodostamiseen (polttokennoissa).

30 Valmistettaessa klooria ja emästä syötetään natrium- kloridisuolaliuosta elektrolyyttisen kennon 100 anodiosas-toon syöttöaukon 116 kautta. Elektrolyytti koskettaa anodia 120 ja diafragma-tyyppistä erotinta 112. Elektrolyytin avulla muodostetaan hydraulinen paine erottimelle 112. 35 Happipitoista kaasua saapuu huokoiseen, itsetyhjenty- vään katodiin 106 kaasunsyöttöputken 104 kautta. Kaasu virtaa 73744 6 katodin 106 huokosten lävitse, joissa tapahtuu sähkökemial-linen reaktio elektrolyytin kanssa. Vähjntään osa kaasusta kuluu näissä reaktioissa natriumhydroks^din muodostamiseen. Nestemäinen natriumhydroksidi virtaa painovoiman vaikutuk-5 sesta katodin 106 alaosaan ja otetaan talteen poistoaukos- ta 108.

Elektrolyytin hydraulista painetta erotinta 112 vastaan säädetään tasolle, joka pakottaa elektrolyytin virtaamaan erottimen 112 lävitse ja huokoiseen, itse-10 tyhjentyvään katodiin 106.

Esimerkki 1

Valmistettiin asbestikuituja sisältävä vesiliete. Liete imettiin tyhjiön avulla huokoisen levyn lävitse ja oleellinen osa asbestikuiduista saostui tällöin huokoiselle 15 levylle. Asbestikuituja saostettiin täl]ä tavalla, kunnes erottimen asbestikerroksen paksuus oli 0,32-0,5 cm.

Täten valmistetulle erottimelle suositeltiin sarja mittauksia nesteen virtausnopeuden määrittämiseksi erottimen lävitse muuttuvilla nestepaineilla.

20 Tulokset olivat seurnavat:

Nesteen paine Virtausnopeus (kp/cm2 ) (ml/s. cm2 25 0,5 (0.035) 8.2 x 10'4 1.0 (0.0703) 1,4 x 10~3 1-5 (0.105) 2,0 x 10"3 2.0 (0,1406) 2 r 6 x 10"3 30 2.5 (0,176) 3,1 x 10~3 3-0 (0,211) 3,6 x 10-3 3.5 (0,246) 4,0 x 10"3 35 ti 7 73744

Keksintöä voidaan soveltaa myös peroksidiliuosten elektrolyyttiseen valmistukseen ja erikoisesti alkalipe-roksidiliuosten valmistukseen.

Peroksidiliuosten tiedetään hajaantuvan itsestään.

5 Syiden tähän hajaantumiseen oletetaan olevan (1) itse pe- roksidin hajaantumisen itsestään ja (2) katalyyttisen hajaantumisen, joka aiheutuu peroksidiliuoksen sisältämistä epäpuhtauksista.

Itsehajaantumista valvotaan tavallisesti säätämällä 10 liuoksen pH arvoon noin 4,5-5,0, kun taas katalyyttinen itsehajaantuminen minimoidaan lisäämällä stabiloivia aineita peroksidiliuokseen. Tunnetaan sopivia stabiloivia aineita, joihin kuuluvat aineet, kuten stannaatit, fosfaatit ja 8-hydroksikinoliini (Hydrogen Peroxide; W. C. Schumb, 15 C. N. Satterfield ja R. L. Wentsworth; sivut 535-543,

Reinhold Publishing Corporation, 1955, New York, New York).

Viime aikoina kehitetyissä sähkökemiallisissa menetelmissä käytetään alkalista elektrolyyttiä alkaliperoksidi-liuoksen valmistamiseksi. Elektrolyytin korkea pH-arvo ai-20 heuttaa peroksidin huomattavan osan hajaantumisen elektro lyysin aikana kennossa. Tällöin menetetään sähköenergiaa peroksidien valmistamiseksi, jotka hajaantuvat ennen niiden talteenottoa. Tähän itsehajaantumisepäkohtaan liittyy tavanomainen katalyyttinen hajoamisepäkohta.

25 Alkaliperoksidiliuosten valmistuksessa käytetään hapen katodista pelkistämistä. Reaktion oletetaan etenevän seuraavasti: 02 + H20 + 2e~ » H02" + 0H~ H02~ + H20 -> H202 + 0H- 30 Täydellisempi kuvaus reaktioista, laitteista ja menetelmistä alkalisten peroksidiliuosten valmistamiseksi on esitetty seuraavissa patenteissa ja julkaisuissa: US-patentti 4 118 305, Oloman et ai., 3. lokakuuta 1978; US-oatentti 3 969 201, Oloman et ai., 13. heinäkuuta 1976; 35 US-patentti 3 507 769, Grangaard, 21. huhtikuuta 1970; s 73744 US-patentti 3 454 477, Grangaard, 8. heinäkuuta 1969; US-patentti 3 462 351, Grangaard, 8. elokuuta 1969; "The Electroreduction of Oxygen to Hydrogen Peroxide on Fixed-Bed Cathodes", Oloman je Watkinson, The Canadian 5 Journal of Chemical Engineering, osa 54, sivut 312-^218, elokuu 1976; "Hydrogen Perokside Production in Trickel-Bed Electrochemical Reactors", Oloman ja Watkinson, Journar of Applied Electrochemistry (1979, sivut 117-123).

On havaittu, että elektrolyyttiliuoksessa käytetty 10 stabiloiva aine minimoi sen peroksidimäärän, joka hajaantuu elektrolyysin aikana, mikä maksimoi kennon sähköisen hyötysuhteen, so. enemmän peroksidla saadaan talteen kulutettua energiayksikköä kohti.

Ollakseen sopivan käytettäväksi stabiloivana aineena 15 täytyy yhdisteen olla kemiallisesti, termisesti ja sähköisesti stabiili kennossa käytetyissä olosuhteissa. Yhdisteiden, jotka muodostavat kelaatteja tai komplekseja epäpuhtauksien kanssa, on havaittu olevan erikoisen sopivia. Näihin yhdisteisiin kuuluvat etyleenidiamiinitetraetikka-20 hapon (EDTA) alkalimetallisuolat, stannaatit, fosfaatit ja 8-hydroksikinoliini. Erikoisen suositeltavia ovat EDTA:n suolat niiden saatavuuden, alhaisen hinnan ja käsittelyn helppouden vuoksi.

Käytetyn stabiloivan aineen pitoisuuden täytyy olla 25 riittävän muuttamaan epäaktiivisiksi ainakin osa katalyvt-tisesti aktiiveista epäpuhtauksista ja edullisesti se riittää muuttamaan oleellisesti kaikki epäpuhtaudet epäaktii-veiksi. Tarvittava stabilointiaineen määrä vaihtelee kulloisessakin elektrolyyttiliuoksessa olevien epäpuhtauksien 30 määrän mukaan. Riittämätön määrä stabiloivaa ainetta aiheuttaa peroksidin huomattavan määrän hajaantumisen. Vastaavasti stabiloivien aineiden liiallinen määrä on tarpeeton ja hyödytön. Kulloistakin liuosta varten tarvittava todellinen määrä voidaan helposti määrittää tarkkailemalla elektrolyy-35 sin aikana hajoavan peroksidin määrää tai edullisemmin analysoimalla kemiallisesti epäpuhtauksien pitoisuus elektro- ti 9 73744 lyytissä. Välillä 0,05 - 5 grammaa olevien stabiloivien aineiden pitoisuuksien yhtä litraa kohti elektrolvytti-liuosta on yleensä havaittu olevan sopivia useimmissa sovellutuksissa.

5 Alkalimetalliyhdisteet, jotka ovat sopivia käytet täviksi parannetussa elektrolyyttiliuoksessa, ovat niitä, jotka liukenevat helposti veteen eivätkä saosta merkittävää määrää H02 -ioneja.Sopiviin yhdisteisiin tiedetään kuuluvan alkalimetallihydroksidien ja alkalimetallikarbonaattien kulo ten natriumkarbonaatin. Älkalimetallihvdroksidit kuten natriumhydroksidi ja kaliumhydroksidi ovat erikoisen edullisia, koska ne ovat helposti saatavia ja liukenevat helposti veteen.

Alkalimetalliyhdisteen pitoisuuden liuoksessa täy--^5 tyisi edullisesti olla 0,01 - 2,0 moolia alkalimetalli- yhdistettä litraa kohti elektrolyyttiliuosta (moolia/lit-ra). Jos pitoisuus on huomattavasti pienempi kuin 0,01 moo-lia/litra, kasvaa elektrolyyttiliuoksen resistanssi liian suureksi ja sähköenergiaa kulutetaan liikaa. Vastaavasti 20 jos pitoisuus on huomattavasti suurempi kuin 2,0 moolia/ litra, alkalimetalliyhdisteen ja peroksidin suhde tulee liian suureksi ja tuoteliuos sisältää liikaa alkalimetalli-yhdistettä ja liian vähän peroksidia. Jos käytetään alkali-metallihydroksideja, pitoisuuksien, jotka ovat välillä 25 0,5-2,0 moolia alkalimetallihydroksidia litraa kohti liuosta, on havaittu olevan erikoisen sopivia.

Liuoksessa on myös läsnä epäpuhtauksia, jotka vaikuttavat katalyyttisesti peroksidien hajaantumiseen. Näitä aineita ei tavalisesti lisätä tarkoituksellisesti, vaan 2Q niitä on läsnä vain epäpuhtauksina. Ne ovat yleensä liuon- neet liuokseen, kuitenkin jotkut voivat olla vain suspendoi-tuina siihen. Niihin kuuluvat lyijyn, raudan, kuparin ja kromin ionit. Yleisenä sääntönä peroksidin hajaantumisno-peus kasvaa katalyyttisesti aktiivien aineiden pitoisuuksien 25 kasvaessa. Kuitenkin jos useampia kuin yhtä edellä olevassa luettelossa mainituista ioneista on läsnä, seoksen vaikutus 10 73744 en usein synergistinen, so. peroksidinen hajaantumisnopeus, km iseampaa kuin yhtä ionityyppiä on läsnä, on suurempi kuin yksittäisten peroksidin hajaantumisnopeuksien summa,jos vain yhtä ionityyppiä olisi läsnä. Näiden epäpuhtauksien todellinen pitoisuus riippuu niiden aineosien puhtaudesta, 5 joita käytetään elektrolyyttiliuokken valmistamiseen ja niistä materiaalityypeistä, joita liuos koskettaa käsittelyn ja varastoinnin aikana. Pienempien kuin 0,1 miljoonasosaa (ppm) olevien epäpuhtauspatoisuuksien tiedetään vaikuttavan haitallisesti peroksidiliuosten stabiilisuuteen.

10 Liuos valmistetaan sekoittamalla alkalimetalliyh- diste ja stabiloiva aine vesiliuoksen kanssa. Alkalimetal-liyhdiste liukenee veteen, kun taas stabiloiva aine joko liukenee liuokseen tai suspendoituu siihen. Haluttaessa liuos voidaan valmistaa liuottamalla tai suspendoimalla 15 stabiloivaa ainetta etukäteen valmistettuun alkalimetalli- yhdisteen vesiliuokseen tai liuottamalla alkalimetalliyhdis-tettä etukäteen valmistettuun stabiloivan aineen vesiliuokseen. Vaihtoehtoisesti liuokset voidaan valmistaa erikseen ja sekoittaa sitten keskenään.

20 Valmistettu vesiliuos sisältää 0,01-2,0 moolia al- kalimetalliyhdistettä litraa kohti liuosta ja 0,05-5,0 grammaa stabiloivaa ainetta litraa kohti liuosta. Liuoksessa voi olla läsnä muitakin aineosia, mikäli ne eivät oleellisesti vaikuta haitallisesti haluttuihin sähkökemiallisiin 25 reaktioihin.

Suositeltava liuos valmistetaan liuottamalla noin 40 grammaa natriumhydroksidia (1 mooli Na0H:ta) noin yhteen litraan vettä. Sitten lisätään 1,5 millilitraa EDTA:n natriumsuolan 1,0 molaarista liuosta EDTA-pitoisuu-30 den saamiseksi 0,5 grammaksi litraa kohti liuosta. Täten valmistettu liuos on valmis lisättäväksi sähkökemialliseen kennoon.

Sopiva elektrolyyttinen kenno käsittää anodin ja katodin eroittimen eroittamina. Eroitin on tavallisesti 35 hydraulisesti läpäisevä asbestikuitulevy, vaikka ionin- vaihtomembraanilevyä voidaan myös käyttää. Erotin estää

(I

il 7 3 7 4 4 nesteiden virtauksen nämä kaksi elektrodia sisältävien osastojen välillä. Katodi voi olla hydraulisesti läpäisevä, sähköisesti johtava kappale, jossa on useita läpikulkuja ja anodi voi olla kiinteä, sähköisesti johtava kappale.

5 Elektrodit on kytketty virtalähteeseen, joka antaa sähköenergian kennoon.Anodiosastossa on elektrolyytin syöttö-putki ja poistoaukko, kun taas katodiosastossa on tavallisesti vain poistoaukko. Kaasukammio liittyy katodin toiseen pintaan ja muodostaa kulkutien kaasulle kosketusta varten 10 katodin pinnan kanssa.

Käytettäessä edellä esitettyä parannettua elektro-lyyttiliuosta syötetään kennon anodikammioor.. Vähintään osa siitä virtaa erottimen lävitse katodiosastoon ja katodin länikulkuaukkoihin. Happipitoista kaasua syötetään 15 kaasukammion lävitse ja katodin läpikulkuaukkoihin,joissa se kohtaa elektrolyytin. Sähköenergiaa, virtalähteen syöt-tämänä, johdetaan elektrodien väliin määrä,joka riittää hapen pelkistämiseen vetyperoksidin muodostamiseksi. Useimmissa sovellutuksissa sähköenergiaa syötetään 1,0-2,0 vol- 2 20 tin jännitteellä virtatiheyden ollessa 77,5-775 A/m .

Tällöin muodostunut peroksidiliuos poistetaan sitten katodiosastosta poistoaukon kautta.

Epäpuhtauksien pitoisuus, jotka tavallisesti hajoit-tavat katalyyttisestä peroksidia elektrolyysin aikana, 25 minimoituu. Ne ovat muodostaneet kelaatteja tai komplekseja stabiloivien aineiden kanssa. Kenno toimii tällöin tehokk aammin.

Esimerkki 2 Sähkökemiallista kennoa, jossa oli platinametallilla 30 päällystetty titaanianodi ja yhteenpakatuista hiiliosasista muodostuva kerroskatodi huokoisen asbestidiafragman erottamina. käytettiin alkaliperoksidiliuoksen valmistamiseen. Vesipitoista natriumhydroksidielektrolyyttiliuosta, joka sisälsi noin 1,0 moolia natriumhydroksidia litraa kohti 35 liuosta ja rautaioneja noin 1-2 ppm, syötettiin anodin sisältävään osastoon. Liuos sisälsi myös noin 0,5 grammaa

TT

12 73744 EDTA:n natr.imsuolaa litraa kohti liuosta. Osa elektrolyytistä virtasi huokoisen erottimen lävitse katodiosastoon ja katodin läpikulkuaukkoihin. Happikaasua johdettiin katodin läpikulkuaukkoihin kaasukammioon liittyvän katodin puoleiselta sivulta. lappikaasu reagoi sähkökemiatli- 5 sesti elektrolyytin sisältämän veden kanssa muodostaen aika- 2 liperoksidiliusota. Käytetty sähkövirta oli noin 31 A/m noin2 voltin jännitteellä.Aikaliperoksidiliuos poistettiin sitten katodiosastosta. Kennon virtahyötysuhteeksi määritettiin noin 3G prosenttia.

10 Vertailuesimerkki

Esimerkissä 2 esitetty sähkökemiallinen prosessi toistettiin paitsi, että stabiloivaa ainetta (EDTA) ei liSa^ty natriumhydroksidielektrolvyttilluokseen. Kennon virtahyötysuhde oli noin 28 prosenttia.

Claims (11)

1. Menetelmä nesteen sähkökemiallista reaktiota varten kaasun kanssa sähkökemiallisessa kennossa, jossa on 5 vähintä n kaksi elektrodia nestettä läpäisevän erottimen eroittamina, jolloin ainakin toinen mainituista elektrodeista tukee mainittua erotinta ja on huokoinen sekä it-setyhjentyvä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää : 10 a) kaasun virtauksen ainakin osaan itsetyhjentyvän elektro din huokosista; b) nesteen valvotun virtauksen erottimen läsitse ja itsetyhjentyvään elektrodiin nopeudella, joka on likimain yhtä suuri kuin elektrodin tyhjenemisnopeus ja 15 määränä, joka riittää täyttämään vain osan elektrodin huokosista; c) nesteen sähkökemiallisen reaktion kaasun kanssa vähintä n yhden haihtumattoman tuotteen muodostamiseksi ja d) sähkökemiallisten tuotteiden poistamisen itsetyhjenty- 20 västä elektrodista.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erottimen lävitse virtaavan nesteen määrää ja virtausnopeutta valvotaan säätämällä erottimen nesteen kanssa kosketuksessa olevaa pinta-alaa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että erottimen lävitse virtaavan nesteen määrää ja virtausnopeutta valvotaan säätämällä nesteeseen kohdistuvaa ilmanpainetta.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, 30 tunnettu siitä, että haihtumaton tuote on natrium- hydroksidi, ja kaasu on happipitoista kaasua tai oleellisesti puhdasta happea.

5. Jonkun edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että itsetyhjentyvä 35 elektrodi on katodi. 14 73744

6. Jonkun edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kennoon sisältyy ioninvaihtomenbraani, joka sijaitsee erottimen ja anodin välissä.

7. Jonkun edeltävän patenttivaatimuksen mukainen me netelmä, t u n n e t tu siitä, että neste on vesipitoinen alkaliliuos, joka sisältää epäpuhtautta, joka vaikuttaa katalyyttisesti hajoittaen peroksideja sekä stabiloivaa ainetta, jonka pitoisuus on riittävä muuttamaan ainakin 10 osan katalyytistä epäaktiiviseksi.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että stabiloiva aine on etyleenidiamiini-tetraetikkahapon alkalimetallisuola.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, t u n- 15. e t t u siitä, että alkalimetallisuola on natriumsuola.

10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuos sisältää alkalimetallihydroksi-dia valittuna ryhmästä, johon kuuluvat kaliumhydroksidi ja natriumhydroksidi, aikalimetallihydroksidin pitoisuuden 20 ollessa 0,01-2 moolia litraa kohti liuosta.

11. Jonkun patenttivaatimuksista 7-10 mukainen menetelmä, t u n n e t tu si:.tä, että käytetyn stabiloivan aineen pitoisuus on 0,05 - 5,0 grammaa litraa kohti liuosta. li 73744 15