FR2461022A1 - Electrolyseur bipolaire a separateur synthetique - Google Patents

Abstract

ELECTROLYSEUR BIPOLAIRE A SEPARATEUR SYNTHETIQUE. L'ELECTROLYSEUR COMPORTE PLUSIEURS ELEMENTS BIPOLAIRES DANS CHACUN DESQUELS: A.LES DOIGTS CATHODIQUES 63 SONT INDEPENDAMMENT SEPARABLES DU CONTRE-ECRAN CATHODIQUE 67; B.CHAQUE DOIGT CATHODIQUE SUPPORTE UNE FEUILLE DE SEPARATION SYNTHETIQUE 81 PERMEABLE AUX IONS; C.LA FEUILLE DE SEPARATEUR PERMEABLE AUX IONS ENTOURE LE DOIGT CATHODIQUE INDIVIDUEL, EN ETANT PERFOREE 82 ENTRE LE DOIGT DE CATHODE ET LE CONTRE-ECRAN CATHODIQUE 67 DE FACON A PERMETTRE ENTRE EUX L'ECOULEMENT DU CATHOLYTE, ET ETANT REFERMEE EN JOINT SUR ELLE-MEME A DISTANCE DU CONTRE-ECRAN CATHODIQUE. ON REALISE AINSI DES ECONOMIES IMPORTANTES DE CONSTRUCTION ET DE FONCTIONNEMENT.

Description

Dans la fabrication industrielle de chlore et d'hydro-

xydes de métaux alcalins,par exemple l'hydroxyde de sodium et l'hydroxyde de potassium,on utilise une cellule électrolytique dont le compartiment de l'anolyte est séparé du compartiment du catholyte par un séparateur perméable aux ions. Dans une cellule électrolytique comportant un séparateur perméable aux ions,le compartiment de l'anolyte a une liqueur d'anolyte acide à un pH compris entre environ 2,5 et 5,5,contenant de 125 à 250g environ de chlorure d'un métal alcalin par litre,le chlore se dégageant à l'anode y incluse. Le compartiment du catholyte a un catholyte alcalin ayant une teneur en hydroxyde de métal alcalin supérieure à environ une mole par litre,l'hydrogène se dégageant à la cathode

y incluse.

Le séparateur synthétique sépare l'anolyte acide du catho-

lyte alcalin,maintenant entre eux des différences de pH et de concentration. Le séparateur synthétique peut être un diaphragme microporeux ou encore une membrane permionique. Les diaphragmes microporeux,par exemple des films de fluorocarbures microporeux, permettent aux ions chlorure de diffuser à travers le séparateur, fournissant ainsi une liqueur de cellule contenant environ de 10 à % en poids d'un hydroxyde de métal alcalin et de 15 à 25% en

poids d'un chlorure de métal alcalin.

Selon une variante, le séparateur synthétique peut être

une membrane permionique,par exemple une membrane permionique sélec-

tive vis-à-vis des cations. Les membranes permioniques sélectives vis-àvis des cations,utilisables dans l'électrolyse du chlore et des alcalissont des résines de fluorocarbures comportant des groupes acides tels que des groupes acide carboxylique,des groupes acide sulfonique, des groupes acide phosphonique,des groupes acide phosphorique,leurs dérivés, et leurs précurseurs, Les membranes permioniques sélectives vis-à-vis des cations sont sensiblement imperméables au courant d'ions chlorure, fournissant ainsi une liqueur de cellule pratiquement exempte de chlorure, contenant de

à 50% en poids environ d'un hydroxyde de métal alcalin.

La longue durée de vie prévue pour les séparateurs synthétiques et la stabilité de leur rendement favorisent l'utilisation d'électrolyseurs bipolaires dont on dit aussi qu'ils présentent une importante économie dans leur construction et leur fonctionnement. Les électrolyseurs bipolaires sont caractérisés par une contre-plaque ou contre-écran, connue également sous le nom d'unité ou ensemble bipolaire ou d'électrode bipolaire,comme on

le verra en détail ci-après. L'unité bipolaire comprenant la contre-

plaque bipolaire sert d'élément structural commun,supportant les cathodes d'une cellule d'un électrolyseur bipolaire et les anodes

de la cellule immédiatement adjacente de l'électrolyseur.

Une cellule individuelle d'un électrolyseur bipolaire est formée par l'élément d'anode d'une électrode bipolaire ou unité bipolaire et l'élément de cathode de l'électrode bipolaire ou unité bipolaire immédiatement adjacente. Les cathodes sont perméables à l'électrolyte et recouvertes d'un séparateur perméable aux ions

comme on l'a dit ci-dessus.

Dans le fonctionnement de l'électrolyseur bipolaire,l'in-

térieur de chacune des cellules individuelles est alimenté en saumu-

re et un potentiel ou tension électrique est appliqué sur l'élec-

trolyseur. Le potentiel électrique fait s'écouler un courant -

d'une source d'énergie vers une unité finale anodique,et de l'unité anodique de l'électrolyseur vers les cellules individuelles de l'électrolyseur,montées en série,et finalement vers une unité finale cathodique)et de là le renvoie vers la source d'énergie ou

vers un électrolyseur bipolaire adjacent.

Typiquement,une saumure,par exemple une saumure concen-

trée ou même saturéecontenant de 300 à 325 g environ de chlèrure

de sodium par litre ou de 400 à 450g environ de chlorure de potas-

sium par litre,est amenée dans les compartiments de l'anolyte des cellules électrolytiques individuelles et le chlore est recueilli à partir des chambres de l'anolyte des cellules individuelles, alors que l'hydrogène gazeux et la liqueur caustique de la cellule

sont recueillis à partir des compartiments individuels du catholy-

te de l'électrolyseuro Lorsque le séparateur synthétique est un diaphragme microporeux,la liqueur de catholyte contient typiquement environ de 12) à 220 g par litre de chlorure de sodium ou de 160 à 300g environ par litre de chlorure de potassium et de 160 à 220 g

environ par litre d'hydroxyde de potassium.

Suivant une variante,le séparateur synthétique peut être plutôt une membrane permionique qu'un diaphragme microporeux,la liqueur de catholyte peut contenir jusqu'à 300g ou plus,par litre, d'hydroxyde de sodium et des quantités bien inférieures de chlorure de sodium,par exemple moins de lOg environ par litre de chlorure de sodium et de préférence moins de lg par litre de chlorure de sodium. La liqueur de catholyte pourrait contenir jusqu'à 450g par litre ou plus d'hydroxyde de potassium et des quantités bien

inférieures,par exemple moins de lOg par litre de chlorure de potas-

sium et de préférence moins de 1 g par litre de chlorure de potas-

sium.

Les électrolyseurs bipolaires entraînent des économies im-

portantes de construction et fonctionnement,en particulier avec des séparateurs synthétiques intercalés entre un compartiment d'anolyte et un compartiment de catholyte d'une cellule individuelle,mais il est difficile de donner au matériau à base de fluorocarbure destiné à constituer les séparateurs synthétiques, les formes nécessaires

aux groupes d'électrodes digitiformes dans une cellule électroly-

tique bipolaire à électrodes digitiformes très proches. La

réalisation des joints,soudures et circonvolutions exige des tempé-

ratures élevées,des réactifs puissants,des pre-xons élevées ou des

combinaisons de ces conditions,qui nuisent aux électrodes.

Un électrolyseur bipolaire particulièrement satisfaisant, utilisant un séparateur synthétique entre le compartiment d'anolyte et le compartiment de catholyte des cellules individuelles, devrait assurer une étanchéité parfaite vis-à-vis de l'électrolyte, tout en évitant,après l'assemblage, un soudage et une jonction com- plexes de la membrane permionique ou du diaphragme microporeux. Or

on a découvert qu'un moyen de réalisation particulièrement satis-

faisant consiste en ce que les doigts cathodiques sont séparables, individuellement et indépendamment,du contre-écran de la cathode, et/ou chaque doigt de cathode individuel séparable indépendamment,

porte une feuille distincte (ou individuelle) de séparateur synthé-

tique perméable aux ions. La feuille de séparateur synthétique perméable aux ions est une feuille enveloppant le doigt de cathode

individuel,perforée entre la cathode et le contre-écran de la catho.

de,de manière à permettre l'écoulement du catholyte entre eux,et

refermée par joint sur elle-même à une certaine distance du contre-

écran cathodique.

- Aux dessins annexés on a représenté une forme décrite en

détail ci-après,de réalisation de l'invention.

Dans ces dessins: Fig.l représente une vue isométrique d'un électrolyseur

bipolaire qui peut avoir la structure d'électrodes et la combinai-

son de séparateur synthétique selon l'invention; Fig.2 est une vue en plan avec arrachement partiel de l'électrolyseur bipolaire représenté en figure 1; Fig.3 est une vue latérale avec coupe partielle de l'électrolyseur bipolaire des figures 1 et 2; Fig.4 représente une vue en coupe partielle d'un élément cathodique individuel de l'électrolyseur bipolaire des figures 1, 2 et 3; Fig.5 est une vue isométrique partiellement éclatée d'un élément da'hodique individuel de l'électrolyseur bipolaire

des figures 1 à 4.

On voit à la figure 1 un électrolyseur bipolaire compor-

tant plusieurs cellules électrolytiques individuelles 11, 12,13 et

14 montées électriquement et mécaniquement en série par l'intermé-

diaire des éléments bipolaires 21, 23,25 et 27 également montés en série, électriquement et mécaniquement. L'électrolyseur bipolaire 1 comporte un collecteur 91 pour l'alimentation en saumure à travers le réservoir à chlore et

saumure 95 et la conduite de retourde la saumure 99 dans le comparti-

ment d'anolyte de chaque cellule individuelle,le chlore s'élevant par la conduite de chlore et de saumure 97 jusqu'au réservoir 95 o l'écume ou mousse de chlore et de saumure est séparée,le chlore étant récupéré par le collecteur de saumure 91. De cette manière,il se produit un mouvement circulatoire vers la liqueur d'anolyte,en particulier lorsque la conduite de retour de la saumure 99 se prolonge dans le compartiment d'anolyte,par exemple en-dessous du niveau d'électrolyte qui s'y trouve. La saumure épuisée est de plus récupérée à partir des compartiments d'anolyte par la conduite de

récupération de la saumure lll,et de l'acide est fourni aux comparti-

ments d'anolyte individuels par le collecteur d'alimentation d'acide

101 pour fournir une liqueur d'anolyte acidifiée.

L'eau est envoyée dans les compartiments de catholyte des cellules électrolytiques individuelles 11, 12,13,14 par le collecteur d'eau 103 et par les conduites d'eau individuelles 105,1'hytirogène étant récupéré par la conduite d'hydrogène 109 dans le collecteur d'hydrogène 107. La liqueur de cellule est récupérée par la conduite de récupération de liqueur de cellule 115,dans le collecteur de liqueur de cellule 113. figure 4,

Les unités bipolaires individuelles 21,23,25 et 27,/com-

prennent des contre-plaques 31 qui séparent le compartiment d'anolyte

d'une cellule,par exemple la cellule ll,des compartiments de catho-

lyte de la cellule précédente,par exemple la cellule 12,dans l'élec-

trolyseur. La contre-plaque 31 comprend une surfac4érésistant à l'anolyte sur une face et une surface résistant 61 au catholyte

sur la face opposée. La surface résistant à l'anolyte 41 est fabri-

quée en un métal à soupape et peut être une feuille,une plaque, un revêtement ou une garniture. Les métaux pour soupapes sont des métaux qui forment un oxyde lorsqu'ils sont exposés à des milieux acides dans des conditions anodiques,par exemple le titane,le

tantale,le tungstène,le niobium,le zirconium et autres analogues.

La face opposée de la contre-plaque 31 a une surface résistant au catholyte;par surface résistant au catholyte,on entend une surface de fer, ou d'un alliage de fer tel que l'acier,l'acier inoxydable

ou un acier doux à faible teneur en carbone.

D'autre part,une troisième couche,non représentée, peut être prévue entre la surface résistant à l'anolyte 41 et la surface résistant au catholyte 61 de la contre-plaque.La troisième couche un forme/moyen d'empêcher la fragilisation à l'hydrogène de la surface résistant à l'anolyte 41 de la contre-plaque 31. Elle peut être une enveloppe, plaque ou feuille de cuivre,ou une feuille d'un métal du groupe du platine,intercalée entre la surface résistant à l'anolyte 41 et la surface résistant au catholyte 61. Suivant une variante,on peut également intercaler entre la liqueur de catholyte et la surface résistant pu catholyte 61 de la contre-plaque 31,

une feuille d'un matériau sensiblement imperméable au courant d'hy-

drogène naissant.

Les anodes individuelles 43 sont fabriquées en un métal

d'arrêt,tel que décrit ci-dessus,ayant une surface électro-

catalytique. Les anodes individuelles 43 peuvent être soudées à la surface résistant à l'anolyte 41 de la contre-plaque 31. Les anodes

individuelles 43 peuvent aussi être soudées à des barreaux,non re-

présentés, ou à des extensions des conducteurs cathodiques.

Les lames d'anode individuelles 43 peuvent être des toiles métalliques, des feuilles,des tôles perforées,foraminées,ou

autres. Elles sont parallèles entre elles et s'étendent perpendicu-

lairement à partir de la surface résistant à l'anolyte 41 de la

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contre-plaque 31,les électrodes en forme de doigts étant inter-

foliées entre les électrodes digitiformes de polarité opposée.

La structure de cathode comprend des doigts de cathode creux individuels 63, ayant des parois latérales,un bord supérieur, un bord inférieur et un bord d'attaque ou pointe. Les doigts de

cathode sont en un matériau approprié, savoir un matériau électri-

quement conducteur,résistant aux alcalis et qui a une forme perméa-

ble aux électrolytes. C'est-à-dire qu'ils permettent à un électroly-

te de s'écouler entre la membrane permionique 81 et le compartiment de catholyte. La "forme perméable à l'électrolyte" peut être apportée par une plaque perforée,une feuille perforée,une toile métallique ou une toile de métal expansé de manière à fournir une

surface ouverte de 30 à 70% environ.

Les matériaux de construction des doigts de cathode indi-

viduels 63 peuvent être le fer ou un alliage de fer tel que l'acier, l'acier doux à bas carbone,ou l'acier inoxydable. De plus,des

catalyseurs à l'hydrogène réduisant la surtension,ou des cataly-

seurs de dépolarisationpeuvent être prévus sur la cathode 63.

Le doigt de cathode 63 comporte dans sa base des ouvertu-

res 64 permettant d'interposer ces doigts contre la contre-plaque 67 munie d'ouvertures semblables 68. Par ouverture,on entend une absence substantielle de toile métallique,de plaque perforée ou autres,de manière à permettre l'écoulement libre de la liqueur de

catholyte et de l'hydrogène gazeux entre les compartiments.

L'écran de cathode 67 est sensiblement parallèle à,et

espacé de la surface cathodique 61 de la contre-plaque 31. Le con-

tre-écran cathodique 67 coexiste pratiquement avec la surface catho-

dique 61 de la contre-plaque 31. Il peut être fabriqué dans

le même matériau que les doigts de cathode 63 et avoir la même forme.

C'est-à-dire qu'il peut être en un métal électroconducteur imper-

méable à l'électrolyte,sous une forme perméable à l'électrolyte telle que plaque perforée,feuille perforée ou toile métallique

expansée ayant de 30 à 70% de surface ouverte,en fer ou en un allia-

ge de fer tel que l'acier,l'acier doux à bas carbone ou l'acier ino-

xydable. Le contre-écran cathodique peut aussi être fabriqué en un matériau non-conducteur,par exemple un polymère lourd ou matériau recouvert de polymère,et peut être sensiblement imperméable à l'électrolyte.

Les doigts de cathode creux 63 sont montés sur le contre-

écran de la cathode 67,en communication fluide avec lui et perpendi-

culairement à partir de cet écran 67. Le volume intérieur aux do4s de cathode 63 et le volume entre le contre-écran de cathode 67 et la surface cathodique 61 de la contre-plaque 31 forment un volume de catholyte. L'alimentation du volume de catholyte en électrolyte,par exemple en eau se fait par le collecteur d'eau 103 et la conduite d'alimentation d'eau 105,alors que le gaz est recueilli ou récupéré

par la conduite d'hydrogène 109 dans le collecteur d'hydrogène 117.

Le séparateur synthétique 71 sépare le compartiment d'ana-

lyte du compartiment de catholyte,et repose sur les électrodes creu-

ses 63. Dans l'exemple décrit ici,les électrodes creuses sont des cathodes,mais il est évident que les électrodes creuses peuvent également être des anodes et que,en inversant simplement le choix des matériaux de constructionon peut préparer une cellule ayant un compartiment de catholyte entourant des anodes creuses qui supportent

la membrane permionique ou le diaphragme microporeux.

Le séparateur synthétique peut être une membrane permionique c'est-à-dire qu'il peut être sensiblement imperméable au flux d'anions et sensiblement perméable au flux de cations,permettant ainsi le passage du flux d'ions de métal alcalin et empêchant celui du flux des ions chlorure. Le séparateur synthétique 81 peut également être un diaphragme microporeux, c'est à dire un séparateur

synthétique qui est sensiblement perméable au courant global d'élec-

trolyte comprenant des anions et des cations.

Typiquement,les séparateurs synthétiques sont en fluoro-

carbure. Lorsque le séparateur synthétique 81 est une membrane permio-

nique,il est essentiellement un fluorocarbure comportant des groupes acides,par exemple des groupes sulfoniques,des groupes carboxyliques,des groupes phosphoniques,des groupes phosphoriques,

leurs précuseurs ou leurs produits de réaction.

Le fluorocarbure - du séparateur synthétique se

caractérise par des difficultés de jonction des feuilles de fluoro-

carbure sur elles-mêmes, ainsi que des problèmes d'adaptation de ces feuilles à des formes complexes. La jonction entre elles des feuilles du séparateur synthétique 81 requiert généralement des techniques ultrasoniques,thermiques,de pression ou chimiques. On a trouvé qu'il est possible d'obtenir des résultats particulièrement intéressants en assurant la jonction directe des feuilles les unes aux autres avec la technique d'assemblage,par exemple ultrasonique, chimique,par pression ou thermique,avec un appareil nécessaire sur chaque c8té de la jonction,par exemple des presses et des éléments chauffants.

Dans le cadre de l'invention,il est particulièrement recher-

ché de combiner des doigts de cathode individuels 63,indépendamment séparables,avec chaque doigt de cathode portant sa propre feuille de séparateur synthétique 81,1aquelle feuille est perforée en 2 entre

le doigt de cathode 63 et le contre-écran 67 et scellée à une certai-

ne distance de la base du doigt de cathode 63.

Des cathodes indépendamment séparables sont représentées par exemple en figure 5. Des moyens du type boulon 71 s'étendent à l'extérieur de la base des doigts de cathode 63- Ces moyens peuvent être des systèmes filetés,en un matériau électroconducteur approprié, tel que le cuivre,le fer ou autres, et ont un diamètre compris entre 4,7 et 7,9mm environ,par exemple comme décrit dans le brevet US 4.016o064 de Cunningham et al pour une "Structure de cathode pour

cellule à diaphragme".

Tel que décrit,les moyens à boulons 71 sont électriquement

et mécaniquement réunis aux doigts de cathode 63. Par exemple,le bou-

lon peut être soudé sur les parois de la cathode par une soudure filetée, par point ou autre. Selon un autre exemple de réalisation décritles systèmes à boulons 71 peuvent être soudés à un goujon

qui est à son tour soudé sur les parois des doigts de cathode 63.

Le contre-écran 67 comporte des ouvertures. Les ouvertures correspondent aux systèmes à boulons 71 et ont un diamètre supérieur

au diamètre de ces boulons 71 pour permettre, par exemple,le mouve-

ment tel que le mouvement de glissement des doigts de cathode 63, tout en étant suffisamment proche du diamètre des boulons 71 pour leur permettre d'y être fixés. Comme on l'a décrit dans le brevet US Cunningham précité, le diamètre des ouvertures adaptées pour recevoir les systèmes à boulons 71 est de 6,3 à 12,6 mm supérieur au diamètre

des systèmes à boulons 71.

Le contre-écran cathodique 67 comporte en outre les ouvertu-

res 68 d'une dimension suffisante pour permettre le libre passage de la liqueur de cellule et de l'hydrogène gazeux entre les intérieurs

creux des doigts de cathode 63 et le volume compris entre le contre-

écran cathodique 67 et la surface cathodique 61 de la contre-plaque

bipolaire 31.

Le contact électrique entre la contre-plaque bipolaire 61 et les cathodes en doigts creux individuels 63 est assuré par des moyens conducteurs élastiques souples sensiblement comme décrit dans le brevet US précité, Ces moyens conducteurs élastiques souples comprennent des conducteurs 69 montés sur les doigts de cathode individuels 63 (voir figure 5)reliés électriquement et mécaniquement aux doigts de cathode et s'étendant des doigts de cathode 63 vers la surface cathodique 61 de la contre-plaque bipolaire 31. Par souple et élastique,on entend exprimer que le système de conducteur est déformable pour permettre le mouvement et la mise en place des doigts de cathode 63,tout en étant suffisamment élastique pour permettre une connexion étanche entre les deux paires du système de conducteur

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il électrique. Une paire de moyens de conducteur 71 est reliée aux doigts de cathode individuels 63,par exemple par soudure. Une seconde paire de moyens de conducteur est réunie à la surface résistant au catholyte 61 de la contre-plaque bipolaire 31,ou directement

à la contre-plaque bipolaire 31 par boulonnage,soudure ou autre.

Chaque doigt de cathode 63 supporte une feuille synthéti-

que indépendante 81 de séparateur perméable aux ions. Telle que représentée à la figure 4,la membrane 81 enveloppe un doigt de cathode individuel 63 et est comprimée entre la base du doigt de cathode 63 et le contre-écran cathodique 67,fournissant ainsi entre

eux un joint à l'électrolyte.

Comme on le voit en figure 5,des perforations ou ouvertu-

res 64 dans la base du doigt de cathode 63 correspondent aux

ouvertures 82 dans la base de la membrane permionique 81,et corres-

pondent en outre aux ouvertures 68 pans le contre-écran 67 et, s'il y a lieu,aux ouvertures 66idans le joint 65. Ces ouvertures ou perforations permettent le passage de l'élément conducteur 71, ainsi que le passage de l'électrolyte et de l'hydrogène. La feuille de séparateur synthétique 81 entoure le doigt de cathode 63 comme

décrit ci-dessus et est refermée sur elle-même par des chevauche-

ments 83. La jonction d'assemblage peut être réalisée par des tech-

niques ultrasoniques,chimiques ou thermiques,après enveloppement

des doigts de cathode icreux 63.

Selon un autre mode de réalisation de la structure de l'invention,une couche résiliente 65 peut être intercalée entre le contre-écran 67 et la membrane permionique ou le diaphragme

microporeux 31,qui comporte en outre des perforations 66 corres-

pondant aux perforations ou ouvertures 82 et aux perforations

ou ouvertures 64 prévues respectivement dans le séparateur -

synthétique 81 et la cathode 63. La couche résiliente 65 fournit

un scellement supplémentaire à l'électrolyte et un moyen d'augmen-

ter l'étanchéité d'ajustage du joint membrane permionique-contre-

écran. L'invention a été décrite en détail pour certains modes

de réalisation spécifiques,mais il est bien clair qu'on peut y ap-

porter des modifications. Par exemple,selon une variante de réalisa-

tion,on peut prévoir un électrolyseur bipolaire comportant plu- sieurs éléments bipolaires électriquement et mécaniquement montés en série, o chaque élément bipolaire comprend une contre-plaque ayant une surface résistant à l'anolyte sur une face et une surface résistant au catholyte sur l'autre face, o la contre-plaque sépare le compartiment d'anolyte d'une cellule du compartiment de catholyte de la cellule précédente dans l'électrolyseur,et à

des cathodes s'étendant à partir de sa surface résistant au catho-

lyte- et des anodes s'étendant à partir de sa surface résistant à l'anolyte. Les anodes peuvent comprendre un contre-écran anodique parallèle à,et espacé de la surface résistant à l'anolyte de la

contre-plaque,et des doigts d'anode creux montés sur et en communi-

cation de fluide avec le contre-écran anodique à partir duquel ils s'étendent perpendiculairement vers l'extérieur,le volume compris à l'intérieur des doigts d'anode creux et entre le contre-écran creux et la surface de la contre-plaque résistant à l'anolyte, définissant le volume d'anolyte,le séparateur synthétique perméable aux ions étant monté sur les anodes creuses. Lorsqu'on utilise une structure telle que décrite,les doigts d'anode sont indépendamment séparables du contre-écran anodique et chaque doigt d'anode creux supporte une feuille de séparateur synthétique perméable

aux ions.- Comme décrit,la feuille de séparateur synthétique perméa-

ble aux ions entoure un doigt d'anode creux individuel,est perforée c'està-dire ayant des ouvertures,entre le doigt d'anode creux et le contreécran anodique,permettant ainsi l'écoulement de la liqueur d'anolyte entre eux,et étant réunie sur elle-même,,à une certaine

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distance du contre-écran anodique. En outre,le contre-écran anodique peut comporter une couche adjacente à la feuille de séparateur

synthétique,afin d'établir entre eux un joint étanche à l'électroly-

te. De cette façon,lorsqu'une saumure est envoyée dans le comparti-

ment d'anolyte entre le contre-écran anodique et la surface de la

contre-plaque,résistant à l'anolyte,les doigts d'anode creux indivi-

duels sont électriquement reliés les uns aux autres par le comparti-

ment d'anolyte commundes moyens étant prévus pour recueillir le chlore et récupérer la saumure épuisée à partir du compartiment

d'anolyte entre le contre-écran anodique et la surface de la contre-

plaque,résistant à l'anolyte. Dans l'autre mode de réalisation décrit, le séparateur synthétique peut être un diaphragme microporeux ou une

membrane permionique.

On peut aussi insérer des dispositifs d'écartement non.

catalytiques non conducteurs,sur l'électrode portant la membraneentre

la membrane et l'électrode,pour écarter la membrane de l'électrode.

Ou bien,ou en plus,des dispositifs d'écartement peuvent être placés

sur les électrodes opposées.

Claims (11)

REVENDICATIONS lo Perfectionnements aux électrolyseurs bipolaires compor- tant plusieurs éléments bipolaires montés électriquement et mécani- quement en série,dont chacun comprend: aoune contre-plaque ayant une surface résistant à l'anolyte sur une face et une surface résistant au catholyte sur la face opposée,la contre-plaque séparant le compartiment de l'anolyte d'une cellule du compartiment du catholyte de la cellule immédiatement précédente dans l'électroly- seur; bo des anodes s'étendant à partir de celle des surfaces de la contre-plaque qui résiste à l'anolyte; co des cathodes s'étendant à partir de la surface résis- tant au catholyte,les cathodes comprenant un contre-écran cathodique parallèle à, et espacé de la surface de la contre-plaque,résistant au catholyte,et des cathodes en doigts creux montés sur le contre-écran,en communication fluide avec lui et s'étendant perpendiculairement à partir du contre-écran cathodique,le volume dans les doigts cathodiques creux et entre l'écran cathodique et la surfa- ce de la contre-plaque résistant au catholyte définissant un volume de catholyte; et d. sur les cathodes,un séparateur synthétique perméable aux ions, lesdits perfectionnements étant caractérisés en ce que: a. les doigts cathodiques (63) sont indépendamment sépara- bles du contre-écran cathodique (57); bo chaque doigt cathodique supporte une feuille de sépara- teur synthétique (81)perméa ble aux ions; et co la feuille de séparateur perméable aux ions entoure le doigt cathodique individuel,en étant perforée (82)entre le doigt de cathode et le contre-écran cathodique (67) de façon à permettre entre eux l'écoulement du catholyte, et étant refermée en joint sur elle-même à distance du contre-écran cathodique.
1. 2. Electrolyseur bipolaire selon la revendication l, caractérisé en ce que le contre-écran cathodique comporte une couche résiliente, adjacente à la feuille de séparateur synthétique

   de manière à établir entre eux un joint étanche à l'électrolyte.
2. 3. Electrolyseur bipolaire selon la revendication l,carac-

   térisé en ce qu'il comprend un dispositif pour alimenter en électro-

   lyte le compartiment du catholyte entre le contre-écran cathodique

   et celle des surfaces de la contre-plaque qui résiste au catholyte.
3. 4. Electrolyseur bipolaire selon la revendication l,carac-

   térisé en ce qu'il comprend un dispositif pour récupérer le gaz et

   l'électrolyte à partir du compartiment du catholyte entre le contre-

   écran cathodique et celle des surfaces de la contre-plaque qui résis-

   te au catholyte.
4. 5. Electrolyseur bipolaire selon la revendication l,carac-

   térisé en ce que le séparateur synthétique est un diaphragme microporeux. 6. Electrolyseur bipolaire selon la revendication l, caractérisé en ce que le séparateur synthétique est une membrane permionique.
5. 7. Perfectionnements aux électrolyseurs bipolaires compor-

   tant plusieurs éléments bipolaires montés électriquement et mécani-

   quement en série,dont chaque élément bipolaire comprend: a.une contreplaque ayant une surface résistant à l'anolyte sur une face et une surface résistant au catholyte sur la face opposée,la contre-plaque séparant le compartiment de l'anolyte d'une cellule du compartiment du catholyte de la cellule immédiatement précédente dans l'électrolyseur; b. des cathodes s'étendant à partir de celle des surfaces de la contre- plaque qui résiste au catholyte; c. des anodes s'étendant à partir de celle des surfaces de la contre-plaque qui résiste au catholyte les anodes comprenant un contre-écran anodique parallèle à,et espacé de celle des surfaces de la contre-plaque,qui résiste au catholyte,et des anodes en doigts creux,le

   volume dans les anodes en doigts creux et entre le contre-

   écran anodique et de celle des surfaces de la contre-

   plaque. qui résiste au catholyte définissant un volume d'anolyte;et d.un séparateur synthétique perméable aux ions sur les anodes; perfectionnements caractérisés en ce que: a.les doigts d'anode sont indépendamment séparables du contre-écran anodique; b. chaque doigt d'anode supporte une feuille de séparateur synthétique perméable aux ions; et c. la feuille de séparateur synthétique perméable aux ions entoure le doigt d'anode individuel,en.étant perforée entre le doigt d'anode et le contre-écran anodique afin de permettre l'écoulement de l'anolyte entre eux,et étant refermée en joint sur elle-même à distance du contre-écran anodique.
6. 8. Electrolyseur bipolaire selon la revendication 7,carac-

   térisé en ce que le contre-écran anodique comporte une couche résilienr, adjacente à la feuille de séparateur synthétique pour

   établir entre eux un joint étanche à l'électrolyte.
7. 9. Electrolyseur bipolaire selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif pour envoyer de

   l'électrolyte dans le compartiment de l'anolyte entre le contre-

   écran anodique et celle des surfaces de la contre-plaque qui

   résiste au catholyte.

   lO.Electrolyseur bipolaire selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif pour récupérer le gaz et l'électrolyte à partir du compartiment de l'anolyte entre le contre-écran anodique et celle des surfaces de la contre-plaque qui résiste au catholyte.
8. 11. Electrolyseur bipolaire selon la revendication 7,carac-

   térisé en ce que le séparateur synthétique est un diaphragme micro-

   poreux. 12. Electrolyseur bipolaire selon la revendication 7, caractérisé en ce que le séparateur synthétique est une membrane permionique. 13. Perfectionnements aux électrolyseurs bipolaires comportant plusieurs éléments bipolaires montés électriquement et mécaniquement en série,dont chaque élément bipolaire comprend: a. une contre-plaque ayant une surface résistant à l'anolyte sur une face et une surface résistant au catholyte sur la face opposée,la contre-plaque séparant le compartiment de l'anolyte d'une cellule du compartiment du catholyte de la cellule immédiatement précédente dans l'électrolyseur; b. des électrodes anodiques s'étendant à partir de celle des surfaces de la contre-plaque qui résiste au catholyte; c. des électrodes cathodiques s'étendant à partir de celle des surfaces de la contre-plaque qui résiste au catholyte; d. au moins un des jeux d'électrodes comportant un contre

   écran parallèle à,et espacé de la surface de la contre-

   plaque,et des électrodes en *doi s. creux montées sur le contre-écran,en communication fluide avec lui et s'étendant perpendiculairement à partir du contre-écran,le volume

   dans les électrodes en doigts creux et entre le contre-

   écran et la contre-plaque définissant un volume d'électroly-

   te, et e. un séparateur synthétique perméable aux ions,sur les électrodes en doigts creux; ces perfectionnements étant caractérisés en ce que: a. les électrodes en doigts creuxsont indépendamment séparables du contreécran; b. chaque électrode en doigt creux supporte une feuille de séparateur synthétique perméable aux ions;et c.la feuille de séparateur perméable aux ions entoure l'électrode en doigt creux individuellen étant perforée entre le doigt d'électrode et le contre-écran afin de permettre l'écoulement de l'électrolyte entre eux,et étant

   refermée en joint sur elle-même à distance du contre-écran.
9. 14. Electrolyseur bipolaire selon la revendication 13, caractérisé en ce que le contre-écran a une couche résiliente adjacente à la feuille de séparateur synthétique afin de fournir un

   joint étanche à l'électrolyte entre eux.
10. 15. Electrolyseur bipolaire selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif pour envoyer de

    l'électrolyte dans le compartiment de l'électrolyte entre le contre-

    écran et la contre-plaque.
11. 16.Electrolyseur bipolaire selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif pour récupérer le gaz et l'électrolyte à partir du compartiment de l'électrolyte entre

    le contre-écran et la contre-plaque.

    170Electrolyseur bipolaire selon la revendication 13, caractérisé en ce que le séparateur synthétique est un diaphragme microporeux. 18. Electrolyseur bipolaire selon la revendication 13, caractérisé en ce que le séparateur synthétique est une membrane

    permionique.