HU180719B - Levegő-depolarizált klóralkáli cella és eljárás annak működtetésére - Google Patents

Description

A találmány tárgya ievegő-deporalizált klóralkáli cella és eljárás annak működtetésére,

A találmány tehát valamely elektrolizáló cellában használatos oxigénelektród működtetése és különösen klórnak és marónátronnak (nátriumhidroxidnak) az előállítása, amelynek eredményeként jelentős mértékben csökken az ilyen elektrolizáló cellák működéséhez szükséges feszültség és nagy mértékben növekszik az oxigénelektródokat használó elektrolizáló cellák hatásfoka. A találmány különösen olyan oxigénelektródok javított működtetésére terjed ki, amelyeknél pozitív levegőt alkalmaznak az oxigénelektród levegöbeviteli oldalán a folyadék nyomás csökkentése és a teljesítőképesség növelése érdekében, szabályozzák a bevitt gázáram egész útvonalát, így növelik a tömegátvitelt a reakcióoldalon levő oxigénelektród levegőbeviteli része felé, nedvesítik az oxigénelektródhoz adagolt gázt a száradás csökkentése céljából és leválasztják az oxigénelektródról a rátapadt rétegeket, így az nagyobb áramsűrűség mellett hosszabb ideig működik, továbbá eltávolítanak egyes gázokat, például széndioxidot, ily módon megnövelik az oxigénelektródok élettartamát, mivel olyan sók kialakulását akadályozzák, amelyek az oxígénelektród pórusos szerkezetén keletkeznének a használat során. Ezek a módszerek egymagukban vagy előnyösen kombinációban alkalmazhatók kisebb feszültségeknél nagyobb hatásfok elérése érdekében, így nagyobb energiahatásfokú oxígénelektród létesül az elektrolizáló cellákban, elsősorban klór és marónátron (nátriumhidroxid) termelésére alkalmas cellákban.

A találmány szerinti klóralkáli cellát az jellemzi, hogy alkálifémhalogenid-oldatot táplálunk az anódtér belsejébe, vizes oldatot viszünk be a katódtérbe, pozitív túlnyomáson molekuláris oxigént tartalmazó fluidumot vezetünk az oxigéntérbe, a reakcióhoz elméletileg szükséges sztöchiometrikus oxigénmennyiség feleslegben való időegységenkénti áramát biztosítjuk, az elektrolizáló cella katódja és anódja között elektromos feszültséget létesítünk, az anódtérből halogéngázt vezetünk el,

IC’ a katódtérből alkálifémhidroxidot nyerünk ki és az oxigéntérből oxigénben elszegényedett fluidumot távolítunk el, miközben az oxigéntér belsejében a pozitív túlnyomást fenntartjuk.

Ismeretes, hogy a klór és marónátron nagy mennyiig ségben használt fontos anyagok, melyeket számos iparvállalat igényel. Ezeket az anyagokat csaknem teljesen elektrokémiai úton állítják elő alkálifémhalogenidek — különösen nátriumklorid — vizes oldataiból. Ezeknek a termékeknek a nagyobb része diafragmás elektro20 lizáló cellák termeléséből származik. A diafragmás elektrolizáló cellákkal dolgozó eljárás során tömény konyhasó-oldatot (nátriumklorid-oldatot) táplálnak folyamatosan az anódtérbe, amely szokásosan azbesztrészecskékből készített diafragmán keresztül egy per25 forált felépítésű katódhoz áramlik. A hidroxilionok visszavándorlásának a lehető legkisebbre történő csökkentése érdekében az áramlási sebességet mindig az átalakulási sebesség felett tartják, így a keletkező katolitoldat még felhasználatlan és reagálatlan nátriumkloridot tartalmaz. A hidrogénionokat eltávolítják a katódnál

-1180719 levő oldatból hidrogéngáz formájában. A katolit-oldat, amely marónátront (nátriumhidroxidot), reagálatlan nátriumkloridot és más szennyezőket tartalmaz, csak akkor szolgáltat piacképes nátriumhidroxidot, ha betöményítik és tisztítják. A nátriumkloridot ismét felhasználják elektrolizáló cellákban nátriumhidroxid és klór előállítására. A hidrogén leválasztása nagyobb feszültséget igényel, így csökkenti az elektrolizáló cella lehetséges hatásfokát, tehát ez a módszer energiafogyasztás szempontjából nézve kedvezőtlen nátriumhidroxid és klórgáz előállítására.

A technológiai fejlődéssel, így a méretálló anódok és a rajtuk levő bevonó-kompoziciók használatával, amelyek egyre kisebb távolság kialakítását teszik lehetővé az elektródok között, az elekírolizáló cella hatásosabbá vált, mivel a hatásfok jelentős mértékben megnövekedett ilyen méretálló anódok alkalmazásával. A vízátnemeresztő membránok is nagy mértékben elősegítették olyan elektrolizáló cellák használatát, amelyeknél különböző ionok szelektív vándorlása megy végbe a membránon, így szennyeződésektől mentes termékek állíthatók elő. Ennek eredményeként elhagyhatókká váltak a költséges tisztító és töményítő eljárási lépések, így tehát nagy előrehaladás történt az elmúlt időben az anód-oldal és a membrán vagy az elektrolizáló cellák elválasztó része hatásosságának a növelésére, most pedig nagyobb figyelmet szentelnek az elektrolizáló cella katód-oldalának annak érdekében, hogy növeljék az elektrolizáló cellákban alkalmazásra kerülő katódok hatásfokát jelentős energiamegtakarítás elérése érdekében a klór és a marónátron termelésénél. Amennyiben közelebbről megvizsgáljuk valamely hagyományos klórés marónátrqn-előállító cella katódoldalán jelentkező problémát, látjuk, hogy valamely hagyományos anódot és katódot, valamint közöttük egy diafragmát alkalmazó cellában a katódon a

H₂O+ 2 e' -Hjf 2 OH.

elektrolizáló reakció játszódik le,

Ennek a reakciónak a potenciálja egy standard H₂elektróddal szemben -0,83 V. A kívánt reakció ideális körülmények között a katódon a következő:

2HjO+O₂ I 4e- —4 OH

Ennek a reakciónak a potenciálja +0,40 V, amely 1,23 V elméleti feszültségmegtakarítást eredményezne. A hidrogéngáz termeléséhez, amely a hagyományos cellák katódján egy nem-kívánt reakció, szükségképpen elfogyasztott elektromos energia nem ellensúlyozható kellőképpen az iparban a keletkező hidrogén felhasználása útján, mivel alapjában véve a hidrogén egy nemkívánt reakciótermék. A felesleges hidrogéngázt bizonyos mértékben felhasználják, ez a felhasználás azonban nem ellensúlyozza a hidrogénfejlődésnél elfogyasztott energiakülönbséget, így ha a hidrogénfejlődést ki lehetne küszöbölni, elektromos energiát lehetne megtakarítani és a klór, valamint a marónátron termelését energiahatásosabb reakcióvá lehetne tenni.

Az oxigénelektród e reakció kiküszöbölésének egy lehetőségét képviseli, mivel elektrokémíailag aktivált oxigént fogyaszt. Az oxigén a vízzel és a kátédnál jelenlevő elektronokkal a következő módon reagál:

H₂O4 O₂+4e~ -4 OK .

Világosan látható, hogy ez a reakció energiahatásosabb, niivel hidrogén nem válik le a katódon és ez potenciálcsökkenést okoz, ahogy fent látható. Ezt oxigénben gazdag fluidumnak, így levegőnek vagy tiszta oxigénnek az oxigénelektród oxigénoldalára való betáplálásával lehet elérni, ahol az oxigén könnyen eljut az elektrolizáló felülethez és ott a fenti egyenlet szerint felhasználódik. Ez azonban kissé eltérő elektrolizáló cella-szerkezetet kíván, mivel egy oxigéntérre van szükség a katód kától it-oldalán, így az oxigénben gazdag anyagot ide lehet betáplálni.

Az oxigénelektród nagyon jól ismert a szakterületen, mivel számos NASA-tervezetben szerepelt az 1960-as években az űrhajózással kapcsolatban. Ez alapul szolgált oxigénanódot és hidrogénanódot alkalmazó fűtőelemek kifejlesztéséhez, így hidrogéngáz és oxigéngáz adagolásával elektromos energiatermelés vált lehetővé űrhajókban való felhasználásra. Ezek a kormány által szorgalmazott kutatások néhány fűtőelem-komponens, ideszámítva az oxigénelektródot is, kidolgozásához vezettek, a körülmények és a környezel, ahol az oxigénelektródot működtették, nagy mértékben eltérnek azonban azoktól, amelyeket klóralkáli cellákban alkalmaznak. A NASA-tervezetek nyomán sokféle technológia került ugyan napvilágra, amelyek a klóralkáli ipar számára hasznosak az oxigénelektród kifejlesztése terén, de további kutatásokra volt szükség az oxigénelektródnak a klóralkáli cella viszonyaihoz való alkalmazását illetően.

Bizonyos figyelmet szenteltek az oxigénelektród klóralkáli cellákban való alkalmazásának az elméletileg leírt hatásosság megvalósítása érdekében, de az oxigénelektródnak mindezideig nem sikerült úgy magára vonni az érdeklődést, hogy iparilag hatásos és gazdaságosság tekintetében életképes elektródot készítsenek elektrolizáló cellákban való használatra klór és marónátron előállításához. Felismerték, hogy a fűtőelemeknél tiszta oxigénelektród szükséges az elméleti hatások eléréséhez, a klóralkáli cella azonban olyan működőképes módszert igényel, amely nagy mértékben különbözik a fűtőelemtől, mivel elektromos potenciál szükséges a klóralkáli cellánál klór és marónátron előállításához, továbbá oxigénben dús anyagot kell adagolni az elektrokémiai reakció elősegítésére. Ennélfogva szükségessé vált olyan előnyös módszer kidolgozása oxigénelektród működtetésére, amely ilyen oxigénelektróddal való maximális elméleti elektromos hatásosságot tesz lehetővé klóralkáli elektrolizáló cellában klór és marónátron termelésére.

A találmánnyal az a célunk, hogy egy oxigénelektród működőképes rendszerét hozzuk létre, amely növeli és maximális mértékben fokozza az oxigénelektródból származó energiahatásosságot egy klóralkáli elektrolizáló cella körülményei között.

A találmány kiterjed az oxigénelektród gáznyomásának a beállítására, az oxigénelektródhoz bevitt gáz teljes áramának a szabályozására és az oxigénelektródhoz betáplált gáz nedvesítésére is maximális hatásosság elérése érdekében.

A találmány magában foglalja továbbá szennyező anyagok, így CO₂ eltávolítását a betáplált gázból az oxigénelektród maximális élettartamának és hatásosságának a biztosítása végett.

A találmány szerinti eljárást a következőkben részletesen is leírjuk.

Azt találtuk, hogy egy klóralkáli elektrolizáló cellát.

-218071) amely egy anódteret, egy az anódtértől cellaközfallal elválasztott katódteret és egy a katódtértól oxigénelektróddal elválasztott oxigéníeret foglal magában, a következő lépésekből álló módszerrel működtethetünk: alkálifémhalogenid-oldatot táplálunk az anódtér belsejébe, vizes oldatot viszünk be a katódtérbe, pozitív túlnyomáson molekuláris oxigént tartalmazó fluidumot vezetünk az oxigéntérbe, a reakcióhoz elméletileg szükséges sztöchiometrikus oxigénmennyiség feleslegben való időegységenkénti teljes áramlását biztosítjuk, az elektrolizáló cella katódja és anódja között elektromos feszültséget létesítünk, az anódtérből halogéngázt vezetünk el, a katódtérből alkalifémhidroxidot nyerünk ki és az oxigéntérből oxigénben elszegényedett fluidumot távolítunk el, miközben az oxigéntér belsejében a pozitív túlnyomást fenntartjuk.

Azt találtuk továbbá, hogy egy klóralkáli elektrolizáló cellát, amely egy anódteret, egy az anódtértől cellaközfallal elválasztott katódteret és egy a katódtértól oxigénelektróddal elválasztott oxigénteret foglal magában, a következő lépésekből álló módszerrel működtethetünk: egy alkálifémhalogenid-oldatot táplálunk az anódtér belsejébe, vizes oldatot viszünk be a katódtérbe, egy — molekuláris oxigént tartalmazó, széndioxidmentes, nagy nedvességíartalmú — gázt szállítunk az oxigéntér belsejébe, az elektrolizáló cella katódja és anódja között elektromos feszültséget létesítünk, az anódtérből halogéngázt vezetünk el, a katódtérből alkálifémhidroxidot nyerünk ki és az oxigéntérből oxigénben elszegényedett nedvesített gázt távolítunk cl.

Azt találtuk, hogy valamely klór és alkálifémhidroxid előállítására alkalmas klóralkáli elektrolizáló cellának a következő elemekkel kell rendelkeznie: anódtér, amely alkálifémklorid anolitot tartalmaz; katódtér, amely alkálifémhidroxid katolitot tartalmaz és az anódtértől cellaközfallal van elválasztva; cellaközfal; oxigéntér, amely oxigéníartalmú, széndioxidtól mentes, nedvesített fluidumot foglal magában pozitív túlnyomáson és 1,5—10-szeres sztöchiometrikus oxigénmennyiségnek megfelelő pozitív áramlási sebességnél; oxigénelektród, amely a katódteret elkülöníti az oxigéntértől; az oxigéntartalmú anyag nedvességtartalmának a szabályozására alkalmas eszköz; az oxigéntartalmú fluidum nyomásának az oxigéntérben való szabályozására szolgáló eszköz, az oxigéntartalmú fluidum teljes áramlási sebességének az oxigéntérben történő szabályozását végző eszköz; az alkálifémhidroxidnak a katódtérből való kinyerésére alkalmas eszköz; az alkálifémkloridot az anódtérbe adagoló eszköz és az elektrolizáló elektromos energiát az anódhoz és a kálódhoz szállító eszköz.

A találmány szerinti eljárás és klóralkáli cella előnyös típusait példákon mulatjuk be, de a találmány nem korlátozódik csupán a példákra, minthogy a találmány körén belül más kiviteli alakok és eljárás foganatosítási módok is léteznek.

Az 1. ábra egy elektrolizáló cella vázlatos rajza, amely alkalmas halogéngáznak és alkálifémhidroxidnak a találmány szerinti eljárásnak megfelelően történő előállítására.

A 2. ábra a teljes áramlási sebesség, a nyomáskülönbség és a mért katódfeszültség közötti összefüggés grafikus bemutatása.

Az 1. ábrán a 12 egypólusú osztott elektrolizáló cella alkalmas a találmány szerinti elgondolásnak megfelelő eljárás végrehajtására. Ez a cella egy lehetséges változat és más elektroiizáíó cellák is megfelelnek a találmány szerinti elgondoláson alapuló módszerek megvalósításához, így ez csupán a találmány részletes bemutatására szolgál. Az 1. ábra szerinti 12 egypólusú osztott elektrolizáló cella valamilyen tartószerkezeten vagy alapon áiíl a cella pontos beállíthatósága érdekében. Ipari célokra elektrolizáló cellasorok is épülnek. A tartószerkezet részleteit nem ismertetjük, mert az nem tartozik a találmány lényegéhez. A 12 egypólusú osztott elektroiizáíó cella maga különböző anyagokból, így fémből vagy műanyagból készülhet, attól függően, hogy az anyag menynyire tud ellenállni a lúgos környezetnek és a klórnak, lovábbá a hőmérsékletnek a klóralkáli cella üzemelése során. Ezek az anyagok jóí ismertek a szakterületen. Ilyen anyagok általában nem korlátozódnak csupán fémekre, így acélra, nikkelre, titánra vagy hasonlókra (mint alumínium, mohódén, wolfram, cirkónium és ezek esetleg titánnal képezett ötvözetei, továbbiakban szelepfémek). Erre a célra műanyagok, így polivinilklorid, polietilén, polipropilén, üvegszálas anyagok és számos más anyag használható.

A rajzon látható, hogy a 12 egypólusú osztott elektrolizáló cella egy 14 anódot, egy 16 cellakozfalat és egy 18 pórusos oxigén katódot tartalmaz, így három különböző teret alakítanak ki ezek a cella belsejében, mégpedig a 20 anódteret, a 22 katódteret és a 24 oxigén teret.

Az anód általában fémes anyagból készül, bár grafitszenet is használnak, mint a régi elektródoknál, ezt azonban ma már mellőzik az iparban. Ezek az anódok, különösen egy 12 egypólusú osztott elektrolizált cellában alkalmazott anód, általában olyan anyagok lehetnek, amelyek hatásosan ellenállnak az anolitnak, így az említett fémekből készülnek. Előnyös például az elfogadható ár, hozzáférhetőség és elektrokémiai tulajdonságok alapján a titán. A titán számos formában alkalmazható elektród készítésére, így például szilárd fémlap, nagy nyílt felülettel rendelkező kiterjedt fémháló és 30—70 százalék tiszta titánt tartalmazó pórusos titán, amely titánpor hidegen való tömörítésével készíthető. A pórusos titán előnyös anyagnak látszik jelenleg, mivel hosszú életű és szerkezete viszonylag állandó. Kívánt esetben a pórusos titán megerősíthető titánhálóval, különösen nagy elektródok esetén.

Ezek az alapanyagok felületi bevonattal vannak ellátva azért, hogy az anyagot megvédjék a passziválódás ellen. Az ilyen anódok a szakterületen mint méretálló anódok ismertek. E bevonatok legtöbbje nemesfémet vagy nemesfémoxidot tartalmaz, egymagában vagy valamilyen szelepfémoxiddal vagy más elekirokatalitikusan aktív korróziógátló anyagokkal kombinálva. Ezek az úgynevezett méretálló anódok jól ismertek és az iparban széles körben használatosak. Egy bevonattípus például a Beer-féle bevonat, amely a 3 236 756, a 3 623 498, a 3 711 385, a 3,751.296 és a 3,933.616 számú amerikai szabadalmi leírásokban vannak leírva. Más típusú bevonatoknál ón-, titán- vagy ruténiumoxidot alkalmaznak felületbevonásra, amelyet a 3,776.834 és a 3,855.092 számú amerikai szabadalmi leírások ismertetnek. Két másik példa a felületbevonaíra egy ón-, antimon-, titánés ruténiumoxidból készült bevonat, amelyet a 3,875.043 számú amerikai szabadalmi leírásban tárgyalnak és egy titán- és ruténiumoxid bevonat, amelyet a 3,878.083 számú amerikai szabadalmi leírásban ismertetnek. Természetesen más bevonatok is léteznek klóralkáli cellákban használt elektródoknál, valamint más alkalmazásra

-31807 19 szánt elektródoknál, amelyek eiektrolitikus reakcióknál kerülnek felhasználásra.

Számos anyag ismert, amely az ábrán bemutatott 16 cellaközfal készítésére használható. Egyik faltípus a lényegében vízáinemeresztő vagy kationcserélő membrán, amely ismert a szakterületen. Ilyen vízátnemeresztő katiorcserélő membrán az is, amelyet a találmány szerinti berendezésben használunk, és amely egy vékony fluorozott kopolimer-film szuffonsav-csoporlokkal. A flluorozott kopolimer a következei általános képletü monomerekből származtatható le:

CF₂=CF(R)„SO₂F, (I) amelyben az —SO₂F csoportok —SO₃H csoportokká alakíthatók, és

CF₂ CXX¹, (2) ahol R az első képletben egy R' —C F—C F₂- O—(- C F Y—C F₂—O—),_n csoportot képvisel, amelyben

R¹ fluoralom vagy 1—10 szénatomos fluoralkil-csoport, Y fluoratom vagy trifluormetil-csoporr, m értéke 1, 2 vagy 3 és n jelentése 0 vagy 1,

X fluoratom, klóratom vág;.· trifluormetil-csoport, és

X^I megegyezik X jelentésével vagy CF₃(—CF₂—)_aO— csoport, ahol a értéke nulla vagy I—5 értékű szám.

Ezek olyan kopolimereket eredményeznek, amelyekben a következő szerkezeti egységek ismétlődnek:

—CF₂—CF— (3)

I

I (R)„ i

so₃h és

- CF₂—CXX¹— (4)

A kopolimerben elegendő (3) képletü ismétlődő egységnek kell jelen lennie ahhoz, hogy körülbelül 800— 1600 —SO₃H egyenértéksúlyl adjon. Körülbelül 25°ó vagy ennél nagyobb vízabszorpciójú fémek előnyösek, mivel adott áramsűrűségnél nagyobb ceilafeszültségek szükségesek kisebb vízabszorpciójú anyagokra. Hasonló módon körülbelül 0,2 mm-es vagy ennél vastagabb (nem laminált) fémfilmek nagyobb cellafeszültséget igényelnek, amely kisebb hatásfokot eredményez.

Az ipari cellákban használt membrán nagy felülete miatt, a filmet laminálják és egy vízáteresztő, elektromosan nem vezető, közömbös erősítő anyagba, így szövés nélküli vagy azbeszt, üveg, teflon vagy hasonló szálakból szőtt rétegbe ágyazzák be. Filmből és ilyen anyagból készült, összetett anyagoknál előnyös az, hogy a laminálás egy rém törékeny gyantafilmet alakít ki a termék egyik oldalán és megakadályozza az átszivárgást a filmanyagon.

Ilyen típusú anyagok továbbá a 3,041.317, a 3,282.875, a 3,624.053, a 3,784.399 számít amerikai és az 1,184.321 számú angol szabadalmi leírásban vannak leírva. Ilyen alapanyagok például a NAFTON néven ismert anyagok.

Olyan (3) és (4) képletü polimer anyagokat is készíthetünk, ahol az ioncserélő csoport egy szulfonsaveserelő csoport hely ett más szerkezet-típusú csoport. Egy jellegzetes szerkezettípus a karboxihesopon, amely sav, ész4 tér vagy só formájú lehet és olyan ioncserélő csoportot képez, amely hasonló a szulfonsavhoz. ilyen csoportban az —SO₂F helyett egy —COOR² csoport van, ahol R² hidrogénatom, alkálifémion vagy szerves gyök lehet.

Azt találtuk, hogy valamely alapanyag, így a NAFÍON, rendelkezik ioncserélő csoporttal vagy olyan funkciós csoporttal, amelybe könnyen bevihető egy ioncserélő csoport. Ilyen csoportok a szén-, nitrogén-, szilícium-, foszfor-, kén-, klór-, arzén-, szelén- vagy teliur-oxisavak,

-sók vagy -észterek csoportja.

Egy második típusét alapanyag egy tetrafluoretiíén és hexafluorpropilén kopolimer szénláncgerinccel rendelkezik és ehhez a gerinchez kapcsolódik sztirol és alfametilsztirol fele-fele arányú elegye. Ezt követően ezek a csatlakozó részek szulfonálhatók vagy szénsavval telíthetek az ioncserélő jelleg kialakítása érdekében. Az ilyen típusú alapanyag amellett, hogy különböző mellékcsoportokat tartalmaz, egy fluorozott láncgerinccel rendelkezik, így a kémiai ellenállóképessése indokoltan nagy.

Egy más típusú filmalapanyag olyan polimer anyagokból készülhet, amelyek karboxil- vagy szulfonsav- » csoportokat tartalmaznak, ahol a polimer gerinc egy polivinil-aromás komponensnek egy monovinil-aromás komponenssel való polimerizációjából származik valamely szervetlen oldószerben olyan körülmények között, amelyek meggátolják az oldószer elpárolgását és egy lényegében polimer anyagot eredményez, bár olyan 100 százalékos polivinil-aromás vegyület is készíthető, amely megfelelő.

A polivinil-aromás komponens a következő vegyületekből kikerülő anyag lehet: divinilbenzolok, diviniltoluolok, divinilnaftalinok, divinildifenilek, divinil-fenilviniléterek, ezek helyettesített alkil-származékai, így a dimetiidivinilbenzolok és hasonló polimerizálható aromás vegyületek, amelyek polifunkciósak a vinilcsoportokat illetően.

A monovinil-aromás komponensek, amelyek általában szennyezésként vannak jelen kereskedelmi tisztaságú polivinil-aromás vegyületekben, a következők lehetnek: sztirol, izomer viniltoluolok, vinilnaftalinok, viniletilbenzolok, vinilklórbenzolok, vinilxilolok és ezek alfa-helyettesített alkíi-származékai, így alfa-metilvínilbenzol. Olyan esetekben, ahol nagy tisztaságú poli- _x vinil-aromás vegyületek kerülnek alkalmazásra, szükséges lehet monovinil-aromás vegyületeknek az adagolása olymértékben, hogy a polivinil-aromás vegyület a polimerizálható anyag 30—80 százalékát alkotja.

Azoknak az oldószereknek, amelyekben a polimerizálható anyag oldható a polimerizálás előtt, közömbösnek kel! lenniök a polimerizációval szemben (azaz kémiailag nem reagálhatnak a monomerekkel vagy a polimerrel), forráspontjuknak 60 C felett kell lennie és elegyedniök kell a szulfonáló közeggel.

A polimerizációt bármely jó! ismert módszerrel, például hő, nyomás és katalitikus gyorsítók segítségével végezhetjük és addig folytatjuk, ameddig oldhatatlan, nem ömíeszthető gél képződik lényegében az oldat teljes terjedelmében. A keletkező gélszerkezeíeket ezután szolvaíált állapotban és olyan mértékben szulíonáljuk, hogy négy egyenértéknyi szulfonsav-csoportnál több ne képződjék egy mól polivinil-aromás vegyületre a polimerben és legalább egy egyenértéknyi szulfonsav-csoport keletkezzék minden tiz molekula poli- és monoaromás vegvületre számítva a polimerben. Miként a NAFÍON típusú

-4180719 anyag, ezek az anyagok is hasonló anyagok erősítését kívánják.

Ilyen típusú filmalapanyagokat ismertetnek még a 2,731.408, a 2,731.411 és a 3,887.499 számú amerikai szabadalmi leírások. Ezek az anyagok IONICS CR6 védjeggyel kerülnek forgalomba.

Különböző módszereket kerestünk ezeknek az alapanyagoknak a javítására. Egyik leghatásosabb módszer az alapanyag kémiai kezelése. Ilyen kezelések általában abban állnak, hogy az említett csoportokat olyan anyagokkal reagáltatjuk, amelyek kevésbé polárosak és ennek köszönhetően kevesebb vizet abszorbeálnak hidrogénkötéssel. ily módon szűkülnek a pórusnyílások, amelyeken a kationok átmennek, így kevesebb hidratációs víz jut át a kationnal a membránon. Ennek egy példájaként említjük azt, hogy az etiléndiamin reagál az ilyen csoportokkal, így kct csoport két nitrogénatommal az etiléndiaminhoz kapcsolódik. Általában 0,175 mm filmvastagság esetén a felületkezelés körülbelül 0,05 mm mélységben történik meg a film egyik oldalán a reakcióidő szabályozása esetén. Ennek eredményeként jó elektromos vezetőképesség és kationátvitel alakul ki, miközben kisebb hidroxilionmennyiség és vele társult víz vándorol ellenkező irányban.

A 16 cellaközfal szintén egy pórusos diafragma lehet és minden olyan anyagból készülhet, amely összefér a cellában levő folyadékkal, a tiszta buboréknyomással és az elektromos vezetőképesség! jellemzőkkel. Ilyen anyag például az azbeszt, amelyet papirréteggel formálva vagy vákuumban felvitt rostok alakjában alkalmazhatunk. Egy más változat szerint, polimer anyagokat — általában fluorozott vegyületeket — szuszpenzióvá alakítunk, amelyből ülepitéssel készítjük a diafragmát. A polimer anyagok pórusosak is lehetnek, amennyiben egy diafragma üzemi jellemzőivel rendelkeznek. A szakterületen általában széles változatban ismertek olyan anyagok, amelyek klóralkáli cellák cél laközfalai ként alkalmazhatók.

A találmány szerinti módszernek megfelelően használt cellák harmadik fő alkotója a rajzon látható 18 pórusos oxigénkatód. Ennek a találmány szerinti módszernek megfelelő használatra szükségszerűen oxigénkatódnak kell lennie. Egy oxigénelektród vagy oxiaénkatőd olyan elektród, amelyet folyadékot tartalmazó molekuláris oxigén táplál a feszültségnek olyan szint alá történő csökkentése érdekében, amely szükséges a hidrogénfejlődéshez. Az oxigénelektród alaphordozója áltálában egy áramkollektor, amely egy alapfémből készült, de gázkoromból is előállítható. Az itt használt „alapfém'’ kifejezés olyan, nem túl drága fémet jelöl, amely a kereskedelemben beszerezhető a szokásos konstrukciós célokra. Az alapfémek jellemzői az olcsóság, a könnyű hozzáférhetőség cs a kémiai korrózióval szembeni ellenállás elektrolizáló cellákban katódként való használat esetén. Tlyen alapfémek például a vas, nikkel, ólom és az ón. Alapfémek lehelnek ötvözetek is, így a lágyvas, rozsdamentes acél, bronz, monelfétn és az öntöttvas. Az alapfém előnyösen kémiailag ellenáll a katolitnak és nagy az elektromos vezetőképessége. Ezen túlmenően ez az anyag általában kissé pórusos anyag, például szita, iehet abban az esetben, ha oxigénkatódként kerül alkalmazásra. Egy előnyös fém a nikkel, az ára, katolittal szembeni kémiai ellenállóképessége és feszültsége alapján. Más áramkollektródok lehetnek •még a tantál, titán, ezüst, arany és a bevonattal ellátott alapfémek. Az alaphordozó egyik oldalon olyan pórusos anyagból készült bevonat, amely oly módon van tömörítve, hogy tapad a nikkelhordozóhoz, vagy valamilyen kötőanyaggal van hozzáerősítve pórusos anyag kialakítása végett. Egy előnyös pórusos anyag árát tekintve a szén. Az oxigénkatód pórusos részében katalizátor van rögzítve annak a reakciónak a katalizálására, amelynek során az oxigénmolekulák egyesülnek a vízmolekulákkal és hidroxil-csoportokat képeznek. Ezek a katalizátorok általában ezüst vagy platina csoportbeli fémeken, így palládium, ruténium, arany, irídium, ródium, ozmium vagy ruténium fémeken alapuló katalizátorok, de lehetnek átmeneti fémeken, nemfémes elemeken, ötvözeteken, fémoxidokon vagy szerves fémkomplexeken alapuló katalizátorok is. Ilyen elektródok általában hidrofób anyagot tartalmaznak az elektród víztaszítóvá tétele érdekében. A szakterületen természetesen ismert, hogy a szén pórusosságának, valamint a katalitikus anyag mennyiségének és típusának hatása van a keletkező elektrolizáló cella feszültségére és áramkihozatalára, valamint élettartamára. Egy előnyös 18 pórusos oxigénkatód a 3 423 247 számú amerikai szabadalmi leírásban ismertetett katód.

Az 1. ábrán látható, hogy a 14 anód, a 15 cellaközfal és a 18 pórusos oxigénkatód, ahogy az előzőekben leírtuk, a 12 égvpólusos osztott elektrolizáló cellában három teret létesít, mégpedig egy 2Θ anódterei, egy 22 katódteret és egy 24 oxígénteret. A klóralkáli cellában levő három térbe például az alkálifémhalogenid-oidatot a 20 anódtérbe a 26 alkálifémhalogenid-oldatbevezető nyíláson visszük be. Az alkálifémhaiogenidroldat, így nátríumklorid- vagy káliumklorid-oklat előnyösen którgázt tartalmaz. A 22 katódtérben vizes oldat van, amelyet a 28 vizes oldatbevivő nyíláson adagolhatunk be. A vizes oldatnak elegendő vízmolekulát kell tartalmaznia ahhoz, hogy elbomoljon és a reakcióhoz szükséges hidroxil-csoportokat szolgáltassa. A 24 oxigéntérbe a 30 oxigénbevezetö nyíláson át olyan folyadékot viszünk be, amely elegendő molekuláris oxigént tartalmaz és a cella üzemelési jellemzőit biztosítja, ilyen anyag általában valamely gáz, előnyösen széndioxidmenteshett és nedvesített levegő, vagy tiszta molekuláris oxigén, amely nedvesítve vám. A reakcióterméket, így a klórgázt, a 20 anódtérből a 32 halogénkivezető nyíláson, a vizes NaOH-t vagy KOH-t pedig a 34 alkálifémhidroxid-elvezetőnyíláson távol írjuk el a 22 katódtérből és az oxigénben elszegényedett folyadékot maradék tiszta oxigén vagy levegő formájában előnyösen a 36 elszegényedett foiyadékelvczető nyíláson át távolítsuk el. A fent leírt három terű, 12 egypólusos osztott elektrolizáló cellában, azaz egy oxidáló gázdepolarizált klóralkáli cellában, nyomáskülönbséget létesítünk a 18 pórusos oxigénka tódon át úgy, hogy a nyomás a 24 oxigéntérben nagyobb, mint a. 22 katódtérben. A megnövelt nyomás, amely nulla nagyságú vagy abszolút negatív lehet, segíti az oxidáló gáz, így az oxigén, tömegálvitelét a 18 pórusos oxigénkatődhoz, mimellett ..megakadályozza az oxigénszegényedést a reakciózónában a 18 pórusos oxigénkatódban és a 18 pórusos oxigénkatód élettartamának a megnövekedéséhez vezet. Ez a nyomáskülönbség a jelenlevő oxigén parciális nyomásán alapszik, ha 100%-nál kisebb tisztaságú oxigént használunk.

Abban az esetben, ha növeljük a depolarizáló gáz teljes áramlását a 24 oxigéntérben; megnő az oxigéntömegátvitel is a reakcióoldalra a karódban. Ez külö5

-5180719 nősen akkor fontos, ha 100'%-náI kisebb tisztaságú O₂-t használunk. Molekuláris oxigén fogy, ha a reakció a katalitikus oldalon játszódik le a 18 pórusos oxigénkatód pórusos anyagában. Ahogy az oxigén felhasználódik, további mennyiségeket kell folyamatosan rendelkezésre bocsátani, és ezért folyamatosan oxigént kell betáplálni a 24 oxigéntérbe. Az előnyös teljes áramlás a reakcióhoz szükséges elméleti sztöchiometrikus oxigénmennyiség 0—10-szerese, előnyösen 2,5-szerese.

Tiszta oxigéngázt vihetünk be a 24 oxigéntérbe, de levegőt is használhatunk, mivel az közelítőleg 23 súly% szabad molekuláris oxigént tartalmaz. Levegő használata esetén a széndioxidot el kell távolítani mielőtt bevinnénk a 24 oxigéntérbe. Azt találtuk, hogy a széndioxid elősegíti bizonyos mennyiségű karbonát lerakódását a katódra, amely nagy mértékben csökkenti annak élettartamát és teljesítményét, miközben megnövekszik a feszültség. A széndioxid nagyobb részének az eltávolításával viszont ez a probléma megszűnik.

Nitrogénnek levegőben való jelenléte nehézségeket okoz, mivel az hígítóként hat és csökkenti a 12 egypólusú, oszlott elektrolizáló cella 24 oxigénterében jelenlevő oxigén koncentrációját. A nitrogénmolekulák a 18 pórusos oxigénkatód pórusaiba lépnek és ki kell ezeket diffundálni a pórusokból, mivel nem használhatók a reakcióban. Ez csökkenti a 18 pórusos oxigénkatód pórusos területén az aktivitást, ezzel leszorítja a lehetséges hatásfokot és megnöveli az ilyen cellák működtetéséhez szükséges feszültséget. Azt találtuk továbbá, hogy ez a lehető legkisebbre csökkenthető azzal, hogy növeljük a teljes átáramlást és így bőséges oxigént szállítunk a 24 oxigéntérbe. Ezzel a lehető legkisebbre szorítjuk le a cella működtetéséhez szükséges feszültséget, miközben a lehető legnagyobbra növeljük egy ilyen 12 egypólusú osztott elektrolizáló cella teljesítményét.

Azt találtuk továbbá, hogy a párolgás és a tömegátvitel problémát okoz a 12 egypólusú osztott elektrolizáló cellákban bemutatott 18 pórusos oxigénelektródnál. A problémát ügy oldjuk meg, hogy növeljük a 24 oxigéntérbe szállított oxigén vagy levegő viszonylagos nedvességét oly módon, hogy a gázt vízen buborékoltatjuk át 40—70 C^c-on és így 85%-os relatív nedvességet alakítunk ki. Ennek eredményeként csökken a párolgás és a katódok kiszáradása, amely a pórusos anyag leválását okozhatja a 18 pórusos oxigénkatód szilárd hordozó anyagáról és tovább növelheti a tömegátvitelt a pórusos felületeken. A 24 oxigéntérbe bevitt gáz hőmérséklete általában 40—90 C° tartományban van és ennek megfelelően van telítve. Ezen túlmenően úgy tűnik, hogy a nedvesítésnek más hatása is van. A párolgási hajtóerő, amely a víz tömegátvitelét okozza a 22 katódtérből a 18 pórusos oxigénkatódba, az elektrolit szilárd anyaggá való kristályosodását segíti, amely nagy mértékben csökkenti egy adott 18 pórusos oxigénkatód élettartamát, mivel a szilárd anyag eltörni a pórusokat. A 24 oxigéntérbe bevitt gáz nedvesítése útján a párolgási hajtóerő megszüntetésével jelentős mértékben csökkentjük a folyékony elektrolit elvitelét a 22 katódtérből.

Abban az esetben, ha a bevitt gáz harmatpontja nagyobb, mint a katódhéj hőmérséklete, a katód felületén lecsapódás mehet végbe. Amennyiben ez történik, az oxigén tömegátviteli helyei elzáródnak és így nagy mértékben csökken egy adott 18 pórusos oxigénkatód teljesítőképessége. Ezért a gázáram harmatpontját úgy alakítjuk ki, hogy ellensúlyozzuk a fent leírt két káros hatást, és a harmatpontot néhány fokkal a katódhéj hőmérséklete alatt tartjuk, mimellett a relatív nedvességet olyan tartományra állítjuk be, hogy kiküszöböljük a párolgási hajtóerőt. Megjegyezzük még azt, hogy nagyobb üzemi hőmérsékletek csökkentik a cellafeszültséget, de megrövidítik a katód élettartamát. A 6(3— 85 C'^J-os hőmérséklettartományt optimálisnak találtuk.

A találmány szerinti eljárás könnyebb megértése céljából a találmányt néhány jellegzetes kiviteli példán is bemutatjuk.

1. példa

Egy a 3 423 245 számú amerikai szabadalmi leírásban ismertetett oxigénkatódot egy elektrolizáló cellába úgy építünk be, hogy a szénoldal az oxigéntér felé, a nikkeloldal pedig a katódtér felé nézzen, amelybe az elektro- » litot tesszük. Egy méretálló anódot, amely tantál- és ' iridiumoxidból álló katalitikus réteggel van ellátva, az oxigénelektróddal párhuzamosan és attól körülbelül 7 cm távolságban helyezünk el. Egy széndioxidmentes Ievegőárarnot vezetünk a cella oxigénterébe körülbelül 790 cnvVperc áramlási sebességgel, amely közelítőleg 21-szerese a szükséges elméleti sztöchiometrikus menynyiségnek, ha a cella 0,15 amper/cm² áramsűrűséggel működik. A nyomást az oxigéntérben közelítőleg 14,85 Pa-lal a légköri nyomás fölé állítjuk be oly módon, hogy korlátozzuk a 36 elszegényedett folyadékelvezető nyíláson való kifolyást. A nyomást ezen a szinten tartjuk a kísérlet idején. Körülbelül 400 g/liter NaOH-t tartalmazó elektrolitot adunk a 22 katódtérbe és egy mágneses keverőszerkezettel mozgatjuk azt.

A katódot ezután kondicionáljuk oly módon, hogy a cellát 60 C°-on és közelítőleg 0,05 amper/cm² áramsűrűség mellett körülbelül egy napig üzemeltetjük.

A kondicionálás befejezése után az áramsűrűséget körülbelül 0,15 amper/cm²-re növeljük. A levegőáramot, a nyomást, a hőmérsékletet és az áramsűrűséget állandó értéken tartjuk a kísérlet további részében. Ezeket a kísérleteket csupán nátriumhidroxid-eíektrolit alkal- mazásával végeztük, így a készüléket nem klórkáli cellaként üzemeltettük. Ezek az eredmények azonban szorosan kapcsolódnak azokkal az eredményekkel, amelyeket klóralkáli cellaként való üzemeltetésnél kapunk, mivel az anód típusa vagy az anódnak a katódtól való távolsága nem meghatározó tényezők, bár az anódnak stabilisnak kell lennie a nátriumhidroxid-oldatban.

A katódokat csökkentett áramsűrűség alkalmazása mellett üzemeltettük, mivel úgy véltük, hogy a katalitikus platinaréteg részben oxidálódott azalatt az idő alatt, mialatt a katódokat használat előtt tároltuk.

A kondicionáló folyamat helyreállítja a katalitikus réteg eredeti nagy aktivitását anélkül, hogy a katód minőségét rontaná. Lappangó szakadások kevésbé nemes katalizátorokra károsak lehetnek.

Az elektromos csatlakozást a katód nikkeloldalára tesszük, mivel könnyebben létesíthetünk jó elektromos kapcsolatot a nikkelen, mint a szénen. Egy higany/higanyoxid vonatkoztatási elektród-cellával szemben mért vonatkoztató feszültség az 1. napon —0,31 V és a 98. napon, amely a kísérlet befejezési napja volt —1,03 V nagyságú volt. A katód élettartama ilyen körülmények között 2350 óra volt.

-6180719

2. példa

Az 1. példában leírt módon végezzük a katód vizsgálatát, de 790 cmVperc áramlási sebesség helyett csak 220 cmVperc áramlási sebességet alkalmazunk (közelítőleg 6-szorosa a szükséges elméleti sztöchiometrikus mennyiségnek). A vonatkoztató feszültség az 1. napon -0,43 V, az 52. napon pedig —2,27 V volt. A katód élettartama 1240 óra volt ennél a kísérletnél az előző 2350 órához képest, ahol a levegőáram nagyobb volt. Ez azt mutatja, hogy a teljes áramlás növekedésével csökkennek a feszültségek és kiterjednek az élettartamok.

3. példa

A katódkísérletet az 1. példában leírt módon végezzük azzal az eltéréssel, hogy 190 cmVperc áramlási sebességgel oxigént használunk 790 cmVperc levegősebesség helyett. Ez az oxigén-áramlási sebesség körülbelül 19-szerese az elméleti sztöchiometrikus oxigénnek 0,15 amper/cm² áramsűrűséggel működő cella esetén. Ennél a kísérletnél az elektromos csatlakozást a katód szénpldajára tettük. Akatódot olymódon kondicionáljuk, hogy a cellái 0,05 amper/cm² mellett üzemeltetjük

24,5 óra hosszat, majd növeljük az áramsűrűséget 0,1 gmper/cm²-re és 24 óra hosszát járatjuk így a cellát, végijl 0,15 amper/cm² áramsűrűség mellett működtetjük a cellát a kísérlet végéig. Á vonatkoztató feszültség a 2. napon -~0,3? V volt, amely a 2931 napig —0,42 V-rá növekedett. A kísérletét á 293. nap után nem folytattuk, mert a katócjon levő réteg levált'. A katód élettartama körülbelül 7030 óra volt. Ez a kísérlet is azt mutálja.

t'F'i' ’ ;>’· í. '. . . ..

hogy amennyiben a sztöchiometrikusan szükséges oxigén mennyiségét növeljük, kisebb feszültségeknél megnő a katód élettartama.

4. példa

Ejgy oxigénkatódot vizsgálunk áz 1. példában leírt módon közelítőiéi’ 85 C°-ös üzemelési hőmérsékleten körülbelül 0,3 amper/cm² áramsűrűség mellett 300 g/liter töménységű bíaÖH-oldat felhasználásával. Ezen túlmenően a kísérletnél használt membrán égy szabványos NAFION membrán. Ezt a kísérleti cellát különböző típusú káiódokkal működtetjük. A különböző katódoknál kapott feszültségek (az összehasonlító cellafeszültségek) a következők:

Katódtípus	Átlagos cella- feszültség, V	Átlagfeszültség megtakarítás· hídrogenfejlödésnél V (%-os különbség)
Acélszita Oxigénclektrod platinakatalizátorral tiszta	4,335	-
oxigént használva Oxigénelektród ezüst- katalizátorral tiszta	3,039	1,296 (30%)
oxigént használva Oxigénelektród ezüst-	3,306	1,029 (24%)
katalizátorra! levegőt
használva	3,536	0,799 (IS’ /,)

A fenti eredményekből látható, hogy mindegyik vizsgált katódnak a szabványos hidrogén fejlesztő acélszita katódhoz képest megnő a teljesítőképessége a találmány szerinti módszer alkalmazása esetén.

5. példa

Egy oxigénkatódot vizsgálunk az 1. példában leírt módon, amelynek során olyan levegőt használunk, amelyet nem tisztítunk meg széndioxidtól. A katódot oxigénben, majd levegőben használjuk. Már 48 órával a levegőben történt használat, után hibák jelennek meg a katódon. Ilyen katódoknak, amelyeket széndioxidtartalmú levegőben használtunk, csökken a teljesítőképessége és rövidebb az élettartama olyan oxigénkatód élettartamához képest, amelyet széndioxidrrientes levegővel üzemeltetünk. Ugyanazon alapkörülmények között, ahogy az I—3. példában leírtuk, végeztük a kísérleteket és a kapott eredményeket az alábbiakban adjuk meg. A táblázatban feltüntetjük a cellafeszühséget, a vonatkoztató feszültséget és megjegyzéseket teszünk az egyes eseteknél.

Hg/HgO vonatkoztatási elektród

Cella- feszültség	Vonatkoztató feszültség	Megjegyzések
1,168	-0,255 0,05 A/em2-né!	oxigénben előkezelve
1,044	0,124
0,995	- 0,112	—
1,790	-0,222 0,15 A/cm2-nél
1,768	-0,212
1,944	-0,354	sűrített leve-
		gore áttérve
1,940	-0,3.47	—
2,034	—0,46.1
2,120	0,490	katód hibásoddá
2,745	— 1,066

6—(2. példák

Az I. példában megadott módon, vizsgálunk pxigénkatödokat és változtatjuk a levegősebességet a 2., ábrának megfelelően, A nyomást szintén változtatjuk. Ahogy a 2. ábra mutatja, a katődfeszültség csökkenj levegősebességek növekedésével gs ugyancsak csökkjn a nyomások emel kedésével. A bevitt levegő széndioxidmentes cs nedvesített.

A 2. ábrán körökkel jelzett vonal mutatja a 101,325 Pa nyomást, háromszögekkel jelzett vonal mutatja az 1,136 Pa nyomást, és négyszögekkel jelzett vonal mutatja az 1,23 Pa nyomást.

A példák szerinti katódvizsgálatokat akkor fejeztük be mindegyik esetben, ha a vonatkozó feszültség elérte a —1,00 Voltot, vagy amikor a különböző rétegek leváltak a kálódról. A levegő- (vagy oxigén-) áramlást a katódréteaeken egy Matheson 601 típusú áramlásmérővel (kivéve a 3. példát, ahol Matheson 602 típusú áramlásmérőt használtunk) mértük. Az eredményeket az áramlásmérő acélgolyójának a magasságaként (mm-ben)

-7180719 kaptuk. Ezekét a műszeréilásokat ezután cm³/perc értékre számítottuk át a megfelelő kalibrációs görbe segítségévéi. A katódvizsgálatoknál akkor kaptunk eredményeket, ha a nyomáskülönbségek 13,5 Pa tartományban voltak. A nyomáskülönbség megjelölés a katód két oldala közötti nyomáskülönbséget jelenti. Ebben az esetben a nyomás (13,5 Pa az atmoszferikus nyomás felett) az oxidáló gáztér és a katód másik oldalán az elektrolit által gyakorolt általános hidrosztatikus nyomás között közelítőleg 13,5 Pa. A hidrosztatikus nyomást úgy számítjuk ki, hogy az elektrolit sűrűségét (1,33) megszorozzuk a katód feletti átlagmagassággal, amely átlagosan 762 mm. Becslés szerint a használható nyomástartomány valószínűleg 0,035—67,5 Pa. Várható, hogy ennél a légköri nyomást használó katódnál vagy ahol a gáztérnyomás nem emelkedik a légköri nyomás fölé, a kapott élettartam, mint a 2. példában, 1240 óránál kevesebb. Megjegyezzük, hogy az összes fent leírt kísérletet NaOH elektrolittal végeztük, klóralkáli cellákat nem használtunk, mert pórusos katódokat nem sikerült beszereznünk. A kísérleteket 0,15 amper/cm² áramsűrűség mellett viteleztük ki és csupán bemutatás céljából, ami nem tekinthető maximális értéknek. Várható, hogy 0,3 amper/cm² vagy ennél nagyobb áramsűrűségeket is lehet alkalmazni. Az 1—3. példákon bemutatott kísérleteket 60 C°-on végeztük, amely megfelelő a szabványosításnál.

Az ismertetett előnyös változatok leírásából látható, hogy valamely elektrolizáló cellában levegő-oxigénkatód működtetésére szolgáló találmány szerinti módszerrel megoldhatók a klóralkáli cella termelésénél jelentkező problémák oxigénkatód alkalmazása esetén.

Claims (13)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás klóralkáli elektrolizáló cella működtelésére, amely egy anódteret, egy az anódtértől cellaközfallal elválasztott katódteret és egy a katódtértől oxigénelektróddal elválasztott oxigénteret foglal magában, azzal jellemezve, hogy alkálifémhalogenid-oldatot táplálunk az anódtér belsejébe, vizes oldatol viszünk be a katódtérbe, pozitív túlnyomáson molekuláris oxigént tartalmazó fluidumot vezetünk az oxigéntérbe, a reakcióhoz elméletileg szükséges sztöchiometrikus oxigénmennyiség feleslegben való időegységenként áramát biztosítjuk, az elektrolizáló cella katódja és anódja között elektromos feszültséget létesítünk, az anódtérből halogéngázt vezetünk el, a katódtérből alkálifémhidroxidot nyerünk ki és az oxigéntérből oxigénben elszegényedett fluidumot távolítunk el, miközben az oxigéntér belsejében a pozitív túlnyomást fenntartjuk.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy 0,035—67,5 Pa tartományba eső pozitív túlnyomást alkalmazunk.
3. 3. A 2. igényponl szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy 0,675—33,7 Pa tartományba eső pozitív túlnyomást alkalmazunk.
4. 4. A 3. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy 13,5—27,0 Pa tartományba eső pozitív túlnyomást alkalmazunk.
5. 5. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az elméleti sztöchiometrikus oxigénmennyiség 1,5—10-szeresét alkalmazzuk.
6. 6. Az 5. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az elméleti sztöchiometrikus oxigénmennyiség 1,5—5-szörösét használjuk.
7. 7. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy oxigéntartalmú fluidumként széndioxidmentesített levegőt használunk.
8. 8. Eljárás klóralkáli elektrolizáló cella működtetésére, amely egy anódteret, egy az anódtértől cellaközfallal elválasztott katódteret és egy a katódtértől oxigénelektróddal elválasztott oxigénteret foglal magában, azzal jellemezve, hogy egy alkálifémhalogenid-oldatot táplálunk az anódtér belsejébe, vizes oldatot viszünk be a katódtérbe, egy — molekuláris oxigént tartalmazó, széndioxidmentes, nagy nedvességtartalmú — gázt szállítunk az oxigéntér belsejébe, az elektrolizáló cella katódja és anódja között elektromos feszültséget létesítünk, az anódtérből halogéngázt vezetünk el, a katódtérből alkálifémhidroxidot nyerünk ki és az oxigéntérből oxigénben elszegényedett nedvesített gázt távolítunk el.
9. 9. A 8. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a nagy nedvességtartalmú oxigént tartalmazó gázt 40—70 C⁼-on telítjük és 40—90 C° hőmérséklettartományban tápláljuk be az oxigéntérbe.
10. 10. Klóralkáli elektrolizáló cella klór és alkálifémhidroxid előállítására, azzal jellemezve, hogy egy alkálifémklorid anolitot tartalmazó anódtérből (20), alkálifémhidroxid katolitot tartalmazó katódtérből (22) — mely az anódtértől (20) cellaközfallal (16) van elválasztva —, egy cellaközfalból (16), egy oxigéntérből (24), amely oxigéntartalmú, széndioxidtól mentes, nedvesített fluidumot foglal magában pozitív túlnyomáson és 1,5—10-szeres sztöchiometrikus oxigénmennyiségnek megfelelő pozitív áramlási sebességnél, egy pórusos oxigénelektródból (18), amely a katódteret (22) elkülöníti az oxigéntértől (24), az oxigéntartalmú anyag nedvességtartalmának a szabályozására alkalmas eszközből, az oxigéntartalmú fluidum nyomásának az oxigéntérben (24) való szabályozására szolgáló eszközből, az oxigéntartalmú fluidum teljes áramlási sebességének az oxigéntérben (24) történő szabályozását végző eszközből, egy az alkálifémhidroxidnak a katódtérből való kinyerésére alkalmas eszközből, az alkálifémkloridot az anódtérbe (20) adagoló eszközből és az elektrolizáló elektromos energiát az anódhoz és a katódhoz szállító eszközből áll.
11. 11. A 10. igénypont szerinti elektrolizáló cella kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a cellaközfal (16) egy diafragma.
12. 12. A 10. igénypont szerinti elektrolizáló cella kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a cellaközfal (16) egy kationcserélő membrán.
13. 13. A 12. igénypont szerinti elektrolizáló cella kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a kationcserélő membrán fluorozott kopolimer film, szulfonsav- vagy karbonsavcsoportokkal.