FR2468660A1 - ELECTROLYTIC CELL AND METHOD FOR ELECTROLYSIS OF AQUEOUS SOLUTION OF ALKALI METAL HALIDE - Google Patents

ELECTROLYTIC CELL AND METHOD FOR ELECTROLYSIS OF AQUEOUS SOLUTION OF ALKALI METAL HALIDE Download PDF

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Tokuzo Iijima
Yasushi Samejima
Kazuo Kishimoto
Toshiji Kano
Kiyoshi Yamada
Yoshio Hatta
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Abstract

L'invention a pour objet une cellule électrolytique du type digitiforme et un procédé de production d'un halogène, d'hydrogène et d'une liqueur aqueuse d'un hydroxyde de métal alcalin par électrolyse d'une solution aqueuse d'un halogénure de métal alcalin. La cellule comprend une série d'anodes expansibles dimensionnellement stables 2 et un compartiment cathodique comprenant une cathode 1 située entre les anodes adjacentes, ainsi qu'une membrane échangeuse de cations 3 disposée entre les anodes et les cathodes adjacentes, des éléments d'espacement 4 étant interposés entre les côtés opposés des anodes pour maintenir un espacement uniforme entre l'anode et la cathode. Electrolyse sous une tension de cellule faible et constante.The invention relates to an electrolytic cell of the finger-type type and to a process for producing a halogen, hydrogen and an aqueous liquor of an alkali metal hydroxide by electrolysis of an aqueous solution of a halide of alkali metal. The cell comprises a series of dimensionally stable expandable anodes 2 and a cathode compartment comprising a cathode 1 located between the adjacent anodes, as well as a cation exchange membrane 3 arranged between the anodes and the adjacent cathodes, spacers 4 being interposed between opposite sides of the anodes to maintain uniform spacing between the anode and the cathode. Electrolysis at low and constant cell voltage.

Description

La présente invention se rapporte d'une façon générale aux cellulesThe present invention relates generally to cells

électrolytiques et aux procédés d'électrolyse d'une solution d'un halogénure de métal alcalin en utilisant une membrane échangeuse de cations. Plus particulièrement, l'invention concerne une cellule électrolytique du type digitiforme comportant une membrane échangeuse de cations entre les cathodes et des anodes expansibles et dimensionnellement  electrolytic processes and electrolysis processes of a solution of an alkali metal halide using a cation exchange membrane. More particularly, the invention relates to an electrolytic cell of the digitiform type comprising a cation exchange membrane between the cathodes and expandable anodes and dimensionally

stables, des éléments d'espacement étant disposés entre les côtés oppo-  stable spacers being arranged between the opposite sides

sés des anodes de manière à maintenir un espacement uniforme entre les anodes et les cathodes; elle concerne également un procédé mettant en oeuvre une telle cellule pour l'électrolyse d'une solution aqueuse d'un  anodes so as to maintain a uniform spacing between the anodes and the cathodes; it also relates to a process using such a cell for the electrolysis of an aqueous solution of a

halogénure d'un métal alcalin, une pression étant exercée sur le comparti-  halogenide of an alkali metal, pressure being exerted on the compartment

ment cathodique.cathodic effect.

Les halogènes, l'hydrogène et les hydroxydes de métaux alcalins ont été produits à l'échelle industrielle par un procédé au mercure et un procédé au diaphragme. Le procédé au mercure présente cependant un risque d'une contamination de l'environnement en raison des pertes de mercure et  Halogens, hydrogen and alkali metal hydroxides have been produced on an industrial scale by a mercury process and a diaphragm process. However, the mercury process poses a risk of environmental contamination due to mercury losses and

l'efficacité opératoire d'un tel procédé diminue donc d'année en année.  the operational efficiency of such a process therefore decreases year by year.

D'autre part, un procédé au diaphragme utilise normalement un disphragme de transfert de liquide, constitué habituellement par de  On the other hand, a diaphragm process normally uses a liquid transfer disphragm, usually consisting of

l'amiante, ce diaphragme divisant une cellule électrolytique en un compar-  asbestos, this diaphragm dividing an electrolytic cell into a

timent anodique et un compartiment cathodique. Le compartiment anodique et le compartiment cathodique contiennent respectivement plusieurs anodes et plusieurs cathodeso Selon le procédé au diaphragme, on introduit de la saumure dans le compartiment anodique dans lequel est produit l'halogène gazeux, puis on fait passer la saumure à travers le diaphragme pour son admission dans  anode and a cathode compartment. The anode compartment and the cathode compartment respectively contain several anodes and several cathodeso. According to the diaphragm method, brine is introduced into the anode compartment in which the gaseous halogen is produced, then the brine is passed through the diaphragm for its admission in

le compartiment cathodique o est produit un hydroxyde de métal alcalin.  the cathode compartment o is produced an alkali metal hydroxide.

L'hydroxyde ainsi obtenu contient une forte proportion d'halogénure de  The hydroxide thus obtained contains a high proportion of

métal alcalin et son utilisation est donc limitée.  alkali metal and its use is therefore limited.

Récemaent, on a proposé de remplacer le diaphragme usuel par une mem-  Recently, it was proposed to replace the usual diaphragm with a mem-

brane échangeuse de cations du type sélectivement permeable. Une telle membrane permet le passage des ions mais ne laisse que difficilement  cation exchange brane of the selectively permeable type. Such a membrane allows the passage of ions but leaves only with difficulty

passer un courant hydraulique.pass a hydraulic current.

Selon le procédé avec membrane échangeuse d'ions, on introduit de la  According to the ion exchange membrane process, the

saumure dans le compartiment anodique dans lequel est produit l'halogène.  brine in the anode compartment in which the halogen is produced.

Les ions de métal alcalin traversent ensuite la membrane et sont dirigés sélectivement vers le compartiment cathodique. L'ion de métal alcalin réagit avec l'ion hydroxyle produit par l'électrolyse de  The alkali metal ions then pass through the membrane and are selectively directed to the cathode compartment. The alkali metal ion reacts with the hydroxyl ion produced by the electrolysis of

l'eau pour former ainsi un hydroxyde de métal alcalin.  water to thereby form an alkali metal hydroxide.

Les procédés électrolytiques avec membranes échangeuses d'ions offrent l'avantage de permettre la production d'un hydroxyde de métal alcalin ayant une pureté relativement élevée et une forte concentration  The electrolytic processes with ion exchange membranes have the advantage of allowing the production of an alkali metal hydroxide of relatively high purity and high concentration.

par comparaison avec les procédés usuels au diaphragme. En ce qui concer-  compared to usual diaphragm processes. With regard to

ne la cellule électrolytique permettant d'effectuer l'électrolyse avec membrane échangeuse d'ions, on peut utiliser une cuve électrolytique du type à filtre-presse, une telle cuve étant bien connue dans cette industrie. Normalement, pour mettre en oeuvre les procédés d'électrolyse avec une membrane échangeuse d'ions, on maintient une certaine distance  If the electrolytic cell makes it possible to perform the electrolysis with an ion exchange membrane, an electrolytic cell of the filter press type can be used, such a tank being well known in this industry. Normally, to carry out the electrolysis processes with an ion exchange membrane, a certain distance is maintained

entre les électrodes et une membrane échangeuse de cations. Divers dispo-  between the electrodes and a cation exchange membrane. Various

sitifs ont été construits en les axant sur la distance à prévoir entre les électrodes et la membrane échangeuse de cations ou encore sur l'uniformité de l'espacement entre les électrodes, étant donné que l'absence d'un tel espacement uniforme augmente la tension électrique de cellule. Des efforts ont également été faits pour améliorer la finition des surfaces des électrodes, ce qui se traduit évidemment par un prix de revient élevé de la cellule électrolytique. Des procédés permettant  These have been constructed by focusing on the distance to be provided between the electrodes and the cation exchange membrane or on the uniformity of the spacing between the electrodes, since the absence of such uniform spacing increases the voltage. cell power. Efforts have also been made to improve the surface finish of the electrodes, which obviously results in a high cost of the electrolytic cell. Processes allowing

d'éliminer les inconvénients d'une tension élevée de cellule et d'une te-  eliminate the disadvantages of high cell voltage and

neur élevée en halogènure de métal alcalin dans l'hydroxyde de métal alcalin, propres aux procédés électrolytiques avec une membrane classique échangeuse d'ions, ont été étudiés et proposés par certains des auteurs de la présente invention, comme par exemple dans la demande de brevet japonais non examinée n0 47 877/1979, demande dans laquelle on décrit une cellule électrolytique capable de maintenir une faible tension électrique grâce à la mise en contact d'une anode et d'une  in the alkali metal halide, which are specific to electrolytic processes with a conventional ion exchange membrane, have been studied and proposed by some of the authors of the present invention, for example in the patent application. Japanese Unexamined No. 47,877 / 1979, in which an electrolytic cell capable of maintaining a low electrical voltage is described by contacting an anode and a

cathode avec une membrane échangeuse de cations. Ce procédé est applica-  cathode with a cation exchange membrane. This process is applicable

ble à des cellules électrolytiques très variées mais surtout aux cellules électrolytiques du type digitiforme. Selon ce procédé, on peut également utiliser une anode expansible dimensionnellement stable. Cette anode est capable de subir une expansion sous l'effet de la force d'un ressort et elle permet un contact modéré de l'anode et de la cathode avec la membrane échangeuse de cations grâce au réglage de la force d'expansion  to electrolytic cells very varied but especially to the electrolytic cells of the digitiform type. According to this method, it is also possible to use a dimensionally stable expandable anode. This anode is able to expand under the force of a spring and allows moderate contact of the anode and cathode with the cation exchange membrane by adjusting the expansion force

du ressort.spring.

Une cellule électrolytique du type digitiforme selon l'invention n'englobe pas seulement une cellule de construction du type digitiforme, telle que la cellule décrite à la page 93 de Chlorine-Its Manufacture, Properties and Uses, par J.S. Scone, édité par Reinhold Publishing  An electrolytic cell of the digitive type according to the invention does not only include a construction cell of the finger-like type, such as the cell described on page 93 of Chlorine-Its Manufacture, Properties and Uses, by J.S. Scone, published by Reinhold Publishing.

Corporation, New York, 1962, mais aussi un modèle à tube aplati.  Corporation, New York, 1962, but also a flattened tube model.

A l'heure actuelle, une cellule du type à tube aplati est également  At present, a flattened tube type cell is also

considérée comme une cellule électrolytique du type digitiforme.  considered an electrolytic cell of the finger type.

Dans un procédé d'électrolyse utilisant une membrane échangeuse de cations, il est stipulé, par exemple dans la demande de brevet japonais non examinée n' 109 899/1975, que la pression est exercée sur un compartiment cathodique afin de mettre en contact la membrane avec une anode  In an electrolysis method using a cation exchange membrane, it is stipulated, for example, in Unexamined Japanese Patent Application No. 109,899/1975, that the pressure is exerted on a cathode compartment in order to contact the membrane. with an anode

et établir ainsi des conditions permettant l'électrolyse.  and thus establish conditions for electrolysis.

Cependant quand on effectue une électrolyse avec une cellule du type digitiforme comportant une membrane échangeuse de cations entret une cathode fixe et une anode expansible dimensionnellement stable, cellule dans laquelle le compartiment cathodique est soumis à une pression de plus en plus forte, on se heurte à l'inconvénient d'un espacement variable entre l'anode et la cathode selon la pression exercée, ce qui se traduit par des changements de la tension électrique de cellule. Sur la figure 4, la ligne en tirets montre le changement de la tension de cellule selon la pression  However, when an electrolysis is carried out with a cell of the digitiform type comprising a cation exchange membrane with a fixed cathode and a dimensionally stable expandable anode, in which cell the cathode compartment is subjected to an increasing pressure, it is confronted with the disadvantage of a variable spacing between the anode and the cathode according to the pressure exerted, which results in changes in the cell voltage. In Figure 4, the dashed line shows the change in cell voltage according to the pressure

exercée sur le compartiment cathodique. Il en est ainsi du fait que l'espa-  exercised on the cathode compartment. This is so because the space

cement entre l'anode et la cathode augmente à mesure qu'on se rapporche des deux parties terminales de l'anode expansible dimensionnellement stable, pour ainsi modifier l'espacement moyen entre l'anode et la cathode (voir figure 3 qui montre l'espacement entre l'anode et la cathode et la position de la membrane échangeuse de cations), étant donné que cette membrane échangeuse est poussée contre l'anode lors d'une augmentation de  between the anode and the cathode increases as the two end portions of the dimensionally stable expansible anode are brought closer together, thereby changing the average spacing between the anode and the cathode (see FIG. spacing between the anode and the cathode and the position of the cation exchange membrane), since this exchange membrane is pushed against the anode during an increase in

la pression exercée sur le compartiment cathodique.  the pressure exerted on the cathode compartment.

La présente invention a pour objet principal une cellule électroly-  The present invention has for its main object an electrolytic cell

tique et un procédé de production d'halogène, d'hydrogène et d'une liqueur aqueuse d'hydroxyde de métal alcalin, par électrolyse d'une solution aqueuse d'un halogénure de métal alcalin sous une faible tension de cellule. L'invention vise également à fournir une cellule électrolytique et un procèdé d'électrolyse assurant le maintien d'un espacement uniforme de façon à placer l'anode et la cathode en des positions immédiatement  and a process for producing halogen, hydrogen and an aqueous alkali metal hydroxide liquor by electrolysis of an aqueous solution of an alkali metal halide under a low cell voltage. The invention also aims to provide an electrolytic cell and an electrolysis process ensuring the maintenance of a uniform spacing so as to place the anode and the cathode in positions immediately.

adjacentes à la membrane.adjacent to the membrane.

Plus précisément, l'invention fournit une cellule électrolytique du type digitiforme servant à la production d'un halogène, d'hydrogène et d'une liqueur aqueuse d'un hydroxyde de métal alcalin par électrolyse d'une solution aqueuse d'un halogénure de métal alcalin, cellule qui comprend une série d'anodes expansibles dimensionnellement stables, un compartiment cathodique comportant une cathode disposée entre des anodes adjacentes, ainsi qu'une membrane échangeuse de cations située entre les anodes et cathodes -adjacentes, des éléments d'espacement étant interposés entre les côtés opposés des anodes de façon à maintenir un  More specifically, the invention provides a finger type electrolytic cell for the production of a halogen, hydrogen and an aqueous liquor of an alkali metal hydroxide by electrolysis of an aqueous solution of a halide of alkali metal, which cell comprises a series of dimensionally stable expansible anodes, a cathode compartment having a cathode disposed between adjacent anodes, and a cation exchange membrane located between the anodes and adjoining cathodes, spacers being interposed between the opposite sides of the anodes so as to maintain a

espacement uniforme entre les anodes et les cathodes.  uniform spacing between anodes and cathodes.

La figure 1 et la figure 2 représentent chacune en coupe horizontale un mode de réalisation de l'invention. Sur la surface verticale d'une cathode 1 ou le long de cette surface, est disposée une membrane 3 échangeuse de cations; une anode expansible  Figure 1 and Figure 2 each show in horizontal section an embodiment of the invention. On the vertical surface of a cathode 1 or along this surface is disposed a cation exchange membrane 3; an expandable anode

dimensionnellement stable 2 est disposée à l'intérieur de la membrane 3.  dimensionally stable 2 is disposed inside the membrane 3.

Entre les côtés opposés de l'anode expansible dimensionnellement stable 2, sont interposés des éléments d'espacement 4 destinés à maintenir un  Between the opposite sides of the dimensionally stable expandable anode 2, spacer elements 4 are interposed to maintain a

espacement uniforme entre l'anode et la cathode. Le placement de la mem-  uniform spacing between anode and cathode. The placement of the

brane échangeuse de cations sur une cellule électrolytique du type digiti-  cation exchange brane on an electrolytic cell of the

forme peut se faire sans difficulté comme cela est par exemple décrit dans les demandes de modèle d'utilité japonais non examinées n' 100 952/1979 et 26 015/1980, selon lesquelles une membrane cylindrique  This form can be done without difficulty as is described, for example, in Unexamined Japanese Utility Model Applications Nos. 100 952/1979 and 26 015/1980, according to which a cylindrical membrane

échangeuse de cations est fixée à l'aide d'un cadre d'installation de mem-  The cation exchanger is fixed with the help of an installation frame of mem-

branes sur la cellule électrolytique du type digitiforme au moyen de  branes on the electrolytic cell of the finger type by means of

boulons ou d'agrafes.bolts or staples.

Selon la présente invention, on peut utiliser des éléments d'espace-  According to the present invention, space elements can be used.

ment d'une forme quelconque, si leur rôle consiste seulement à fixer et à maintenir l'espacement entre les anodes et les cathodes, en supprimant l'expansion au-delà de l'espacement désiré, c'est-à-dire sans rétrécir la distance entre les côtés opposés de l'anode expansible dimensionnellement  of any form, if their only function is to fix and maintain the spacing between the anodes and the cathodes, by suppressing the expansion beyond the desired spacing, that is, without shrinking the distance between opposite sides of the dimensionally expandable anode

stable. On peut utiliser également un élément d'espacement doté d'élasti-  stable. It is also possible to use a spacing element with elastic

cité, par exemple un ressort. Comme on peut le voir sur la figure 1, on peut également utiliser un élément d'espacement profilé en S et possédant une certaine élasticité afin de supporter les deux extrémités des côtés opposés de l'anode; On pourrait également disposer deux ou plusieurs ressorts d'une longueur convenable, comme on peut le voir sur la figure 2, entre les cotés opposés de l'anode. On peut également interposer  cited, for example a spring. As can be seen in FIG. 1, it is also possible to use an S-shaped spacing member having a certain elasticity to support the two ends of opposite sides of the anode; It would also be possible to have two or more springs of a suitable length, as can be seen in FIG. 2, between the opposite sides of the anode. We can also interpose

un élément d'espacement du type à plaque entre les côtés opposés de l'anode.  a plate type spacing member between opposite sides of the anode.

Le matériau approprié utilisé pour les éléments d'espacement est du type dont la surface ou la totalité résiste aux halogènes. Il peut s'agir par exemple d'une matière plastique résistant à l'érosion, telle qu'une résine de chlorure de vinyle résistant à la chaleur, un polymère fluoré tel qu'un polymère de tétrafluoréthylène, un métal résistant à l'érosion tel que le titane etc. La membrane échangeuse de cations utilisée selon l'invention peut etre notamment une membrane en polymère fluoré contenant des groupes  The appropriate material used for the spacers is of the type whose surface or all is halogen-resistant. This may be, for example, an erosion-resistant plastic material, such as a heat-resistant vinyl chloride resin, a fluorinated polymer such as a tetrafluoroethylene polymer, an erosion-resistant metal. such as titanium etc. The cation exchange membrane used according to the invention may in particular be a fluoropolymer membrane containing groups

d'échange de cations, dont un exemple est une membrane en polymère perfluo-  cation exchange, an example of which is a perfluoropolymer membrane

rohydrocarboné d'acide perfluorosulfonique, produit vendu par Du Pont  perfluorosulphonic acid hydrocarbon, product sold by Du Pont

de Nemours sous la marque déposée "Nafio'n". Le polymère perfluorohydrocar-  of Nemours under the trademark "Nafio'n". The perfluorohydrocarbon polymer

boné d'acide perfluorosulfonique qu'on utilise dans les exemples ci-après répond à la formule:  The perfluorosulphonic acid moiety used in the following examples has the formula:

*CF2-CH2*---CF2CF* CF 2 CH 2 CF 2 --- *

n 0 F2n 0 F2

CF FCF F

{m , I{m, I

CF2-CF2-SO3HCF2-CF2-SO3H

dans laquelle la concentration des groupes échangeurs est indiquée comme étant d'environ 1100 à 1500 g de membrane sèche par équivalent de groupes échangeurs S03Q En outre, une telle membrane échangeuse de cations peut également contenir des groupes acides faibles (acides carboxyliques, acides phosphoriques, etc...) isolément ou en combinaison avec le groupe  in which the concentration of the exchange groups is indicated as being about 1100 to 1500 g of dry membrane per equivalent of S03Q exchange groups. In addition, such a cation exchange membrane may also contain weak acidic groups (carboxylic acids, phosphoric acids, etc ...) in isolation or in combination with the group

acide sulfonique.sulfonic acid.

Le matériau constituant la cathode, approprié pour la mise en  The material constituting the cathode, suitable for the implementation

oeuvre de l'invention est une matière conductrice d'électricité et capa-  of the invention is a conductive material of electricity and capac-

ble de résister au catholyte, tel que le fer, l'acier, le nickel ou des alliages de ceux-ci. La cathode peut etre par exemple sous forme d'une  resistant to catholyte, such as iron, steel, nickel or alloys thereof. The cathode can be for example in the form of a

toile métallique expansée, d'une plaque métallique présentant des perfo-  expanded wire mesh, a metal plate with perforations

rations ou des fentes, de tiges ou d'éléments analogues.  rations or slits, rods or the like.

2, Le matériau constituant l'anode, approprié pour la mise en oeuvre de l'invention est un métal du type "valve metal" résistant aux anolytes comme le titane, le tantale, le zirconium, le tungstène etc. Un métal pouvant servir à la fabrication de l'anode peut 9tre un métal du groupe platine, un mélange d'oxydes de métaux du type "valve metal" et de métaux du groupe platine etco L'anode peut avoir des formes variées, par exemple la forme d'une toile métallique expansée, d'une plaque métallique présentant des perforations ou des fentes, de tiges ou d'éléments analogues. Quand on électrolyse une solution aqueuse de chlorure de métal alcalin a l'aide d'une cellule électrolytique du type digitiforme, selon l'invention, on introduit continuellement de la saumure dans  2, the material constituting the anode, suitable for the implementation of the invention is a metal of the type "valve metal" resistant to anolytes such as titanium, tantalum, zirconium, tungsten, etc. A metal which can be used for the production of the anode can be a platinum group metal, a mixture of metal oxide of the metal valve type and platinum group metals. The anode can have various forms, for example the shape of an expanded wire mesh, a metal plate having perforations or slots, rods or the like. When an aqueous solution of alkali metal chloride is electrolyzed by means of an electrolytic cell of the digitive type, according to the invention, brine is continuously introduced into

le compartiment anodique comportant des anodes expansibles dimensionnel-  the anode compartment having expandable anodes

lement stables, entre les cotés opposés desquelles sont interposes les éléments d'espacement, le chlore gazeux et l'ion sodium (Na) étant engendrés dans ce compartiment. Le chlore gazeux ainsi préparé est évacué de la cellule par aspiration sous une pression négative de 10 à mm de H20 par rapport à la pression atmosphérique. La saumure  The spacing elements are interposed between the opposite sides and the chlorine gas and the sodium ion (Na) are generated in this compartment. The chlorine gas thus prepared is evacuated from the cell by suction under a negative pressure of 10 to 10 mm H20 relative to the atmospheric pressure. Brine

épuisée est évacuée de la cellule par débordement.  exhausted is evacuated from the cell by overflow.

L'ion sodium traverse la membrane pour arriver dans le compartiment cathodique o il réagit avec l'ion hydroxyle produit dans ce compartiment de manière à obtenir l'hydroxyde de sodium. L'hydroxyde de sodium ainsi obtenu est dilué avec de l'eau introduit dans le compartiment cathodique  The sodium ion passes through the membrane to reach the cathode compartment where it reacts with the hydroxyl ion produced in this compartment to obtain sodium hydroxide. The sodium hydroxide thus obtained is diluted with water introduced into the cathode compartment

pour obtenir une liqueur aqueuse d'hydroxyde de sodium ayant une concen-  to obtain an aqueous liquor of sodium hydroxide having a concentration

tration de 10 à 40%, après quoi cette liqueur est déchargée de la cellule.  10 to 40%, after which this liquor is discharged from the cell.

L'hydrogène gazeux produit dans le compartiment cathodique est évacué de la cellule, la pression exercée de 20 à 200 et, de préférence, de  The hydrogen gas produced in the cathode compartment is discharged from the cell, the pressure exerted from 20 to 200, and preferably from

à 150 mm de H20 par rapport à la pression atmosphérique, étant contr8-  at 150 mm H2O with respect to atmospheric pressure, being contr8-

lée par la pression produite par un joint à eau ou par l'aspiration  by the pressure produced by a water seal or by the suction

développée par un compresseur de ventilateur.  developed by a fan compressor.

Dans le compartiment cathodique, la pression est exercée par l'hy-  In the cathode compartment, the pressure is exerted by the hy-

drogène gazeux et cette pression est transmise à travers la membrane à l'anode expansible dimensionnellement stable. Néanmoins, cette anode expansible dimensionnellement stable n'est pas rétrécie grâce aux éléments d'espacement installés entre les côtés opposés des anodes et des cathodes,  gaseous and this pressure is transmitted through the membrane to the expandable anode dimensionally stable. Nevertheless, this dimensionally stable expandable anode is not shrunk due to spacers installed between the opposite sides of the anodes and cathodes,

de sorte que l'espacement uniforme entre l'anode et la cathode est préser-  so that the uniform spacing between the anode and the cathode is pre-

vé. Il en résulte que l'électrolyse est effectuée dans des conditions telles que les surfaces respectives de l'anode et de la cathode sont en  Vee. As a result, the electrolysis is carried out under conditions such that the respective surfaces of the anode and the cathode are in contact with each other.

contact intime avec la membrane échangeuse de cations.  intimate contact with the cation exchange membrane.

Sur la figure 4 le trait plein montre le rapport entre la pression  In Figure 4 the solid line shows the relationship between the pressure

exercée sur le compartiment de la cathode et la tension électrique de cel-  the cathode compartment and the electrical voltage of the cathode

lule lors de la mise en oeuvre du procédé d'électrolyse selon l'invention.  lule during the implementation of the electrolysis process according to the invention.

Il va de soi qu'une tension de cellule sensiblement constante est maintenue même lorsque le compartiment cathodique est soumis à une pression accrue; Selon l'invention, la tension de cellule est maintenue à une faible  It goes without saying that a substantially constant cell voltage is maintained even when the cathode compartment is subjected to an increased pressure; According to the invention, the cell voltage is maintained at a low

valeur stable du fait que l'espacement entre l'anode et la cathode n'aug-  stable value because the spacing between the anode and the cathode does not increase

mente pas plus qu'on le désire même quand une pression accrue est imposée  not more than one wants even when increased pressure is imposed

au compartiment cathodique.to the cathode compartment.

L'exemple suivant et l'exemple comparatif ci-après servent à illus-  The following example and the comparative example below serve to illustrate

trer l'invention sans aucunement en limiter la portée.  the invention without in any way limiting its scope.

EXEMPLEEXAMPLE

A une cellule électrolytique monopolaire du type digitiforme, comprenant un couvercle supérieur en FRP, une série d'anodes expansibles dimensionnellement stables et un compartiment cathodique comportant une cathode entre chaque paire d'anodes adjacentes, anodes entre les deux extrémités des côtés opposés desquelles sont installés des éléments d'espacement profilés en S comme représenté sur la figure 1, on adjoint des membranes en "Nafion n0 315" (Du Pont de Nemours) qui sont de forme cylindrique et qui sont interposés entre les anodes et les  A monopolar electrolytic cell of the fingertip type, comprising a FRP top cover, a series of dimensionally stable expansible anodes and a cathode compartment having a cathode between each pair of adjacent anodes, anodes between opposite ends of opposite sides of which are installed S-shaped spacer elements as shown in FIG. 1, are attached membranes in "Nafion No. 315" (Du Pont de Nemours) which are cylindrical in shape and which are interposed between the anodes and the

cathodes, de manière à mettre les deux électrodes en contact avec la sur-  cathodes, so as to bring the two electrodes into contact with the

face de la membrane. Dans le compartiment anodique, on introduit continuel-  face of the membrane. In the anode compartment, continual introduction

lement une solution aqueuse de chlorure de sodium acidifiée par de l'acide chlorhydrique, pendant qu'on introduit continuellement de l'eau désionisée dans le compartiment cathodique. On active la cellule à l'aide d'un courant de 2000 ampères tout en exerçant une pression sur la face de la cathode. La pression exercée est de 130 mm de H 20, la densité du courant est de 23,5 A/dm et la température est réglée à 900C. On poursuit le fonctionnement de la cellule à une tension constante de 3,2 volts  The solution is an aqueous solution of sodium chloride acidified with hydrochloric acid, while deionized water is continually introduced into the cathode compartment. The cell is activated using a current of 2000 amperes while exerting a pressure on the face of the cathode. The pressure exerted is 130 mm H 20, the current density is 23.5 A / dm and the temperature is set at 900C. The operation of the cell is continued at a constant voltage of 3.2 volts

pendant 6 mois.during 6 months.

EXEMPLE COMPARATIFCOMPARATIVE EXAMPLE

On effectue un exemple comparatif en utilisant la même cellule électrolytique du type digitiforme comportant des membranes cylindriques en "Nafion n0 315" sauf qu'on n'interpose pas d'éléments d'espacement  A comparative example is carried out using the same electrolytic cell of the digitiform type comprising cylindrical membranes in "Nafion No. 315" except that spacing elements are not interposed.

entre les cotés opposés de l'anode expansible dimensionnellement stable.  between opposite sides of the dimensionally stable expandable anode.

On alimente la cellule avec un courant de 2 000 ampères. On impose sur  The cell is powered with a current of 2,000 amperes. We impose on

une face de la cathode une pression de 130 mm de H20; la densité du cou-  one side of the cathode a pressure of 130 mm H2O; the density of the neck

rant est de 23,5 A/dm; et la température est de 80'C. La tension de cellule est de 3,6 volts, c'est-à-dire une valeur supérieure de 0,4  rant is 23.5 A / dm; and the temperature is 80 ° C. The cell voltage is 3.6 volts, that is, a value greater than 0.4

volt à celle qu'on obtient quand on incorpore les éléments d'espacement.  volt to that obtained when we incorporate spacing elements.

Ces deux exemples permettent de confirmer que l'invention assure  These two examples make it possible to confirm that the invention provides

une électrolyse sous une tension de cellule faibie et stable.  electrolysis under a low and stable cell voltage.

Claims (8)

REVENDICATIONS 1. Cellule électrolytique du type digitiforme servant à la production d'un halogène, d'hydrogène et d'une liqueur aqueuse d'un hydroxyde de métal alcalin par électrolyse d'une solution aqueuse d'un halogénure de métal alcalin, caractérisée en ce qu'elle comprend une série d'anodes (2) expansibles dimensionnellement stables, un compartiment cathodique comportant une cathode (1) disposéeentre les anodes adjacentes, ainsi qu'une membrane échangeuse de cations (3) située entre les anodes et les catImdes adjacentes, des élémentsd'espacement (4) étant interposés entre les côtés opposés des anodes pour maintenir un espacement uniforme  1. Electrolytic cell of the digitiform type for the production of a halogen, of hydrogen and of an aqueous liquor of an alkali metal hydroxide by electrolysis of an aqueous solution of an alkali metal halide, characterized in that it comprises a series of dimensionally stable expansible anodes (2), a cathode compartment having a cathode (1) disposed between the adjacent anodes, and a cation exchange membrane (3) located between the anodes and the adjacent catlims, spacers (4) being interposed between opposite sides of the anodes to maintain uniform spacing entre l'anode et la cathode.between the anode and the cathode. 2. Cellule selon la revendication 1, caractérisée en ce que les  2. Cell according to claim 1, characterized in that the éléments d'espacement (4) remplissent une fonction d'expansion.  spacers (4) fulfill an expansion function. 3. Cellule selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque élément d'espacement (4) est profilé en S et possède une certaine élasticité.  3. Cell according to claim 2, characterized in that each spacer element (4) is S-shaped and has a certain elasticity. 4. Cellule selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque4. Cell according to claim 2, characterized in that each élément d'espacement (4) est du type à ressort.  spacer (4) is of the spring type. 5. Cellule selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque  5. Cell according to claim 1, characterized in that each élément d'espacement (4) est du type à plaque.  spacer (4) is of the plate type. 6. Procédé de production d'un halogène, d'hydrogène et d'une liqueur aqueuse d'un hydroxyde de métal alcalin, caractérisé en ce qu'il consiste à introduire une solution aqueuse d'halogénure de métal alcalin dans le compartiment anodique d'une cellule électrolytique du type digitiforme,  6. A process for producing a halogen, hydrogen and an aqueous liquor of an alkali metal hydroxide, characterized in that it consists in introducing an aqueous solution of alkali metal halide in the anode compartment of an electrolytic cell of the finger-like type, cellule qui est telle que définie selon l'une quelconque des revendications  cell which is as defined in any of the claims 1 à 5, à électrolyser ladite solution aqueuse d'halogénure de métal alcalin tout en exerçant une pression sur le compartiment cathodique de façon que les surfaces respectives de l'anode (2) et de la cathode (1) soient en contact intime avec la membrane échangeuse de cations; et à soutirer la liqueur aqueuse d'hydroxyde de métal alcalin ainsi que l'hydrogène du compartiment cathodique tout en soutirant la solution  1 to 5, electrolyzing said aqueous alkali metal halide solution while exerting pressure on the cathode compartment so that the respective surfaces of the anode (2) and the cathode (1) are in intimate contact with the cathode compartment. cation exchange membrane; and withdrawing the aqueous liquor of alkali metal hydroxide and the hydrogen of the cathode compartment while withdrawing the solution aqueuse d'halogénure de métal alcalin et le chlore du compartiment anodi-  aqueous alkali metal halide and the chlorine of the anode compartment que.  than. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on exerce sur le compartiment cathodique une pression de 20 à 200 mm de7. Process according to claim 6, characterized in that a pressure of 20 to 200 mm is exerted on the cathode compartment. H20 par rapport à la pression atmosphérique.  H20 relative to atmospheric pressure. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite  8. Method according to claim 7, characterized in that said pression-est comprise entre 50 et 150 mm de H 20.  pressure-is between 50 and 150 mm H 20.
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