ITMI980915A1

ITMI980915A1 - BIPOLAR ION EXCHANGE MEMBRANE ELECTROLIZER

Info

Publication number: ITMI980915A1
Authority: IT
Inventors: Luciano Iacopetti; Maurizio Marzupio
Original assignee: De Nora Spa
Priority date: 1998-04-29
Filing date: 1998-04-29
Publication date: 1999-10-29

Description

DESCRIZIONE DI INVENZIONE INDUSTRIAI DESCRIPTION OF INDUSTRIAL INVENTION

La produzione di cloro e soda caustica viene oggi effettuata industrialmente con impianti basati sulle tecnologie a catodo di mercurio, a diaframma ed a membrana a scambio ionico. Mentre le prime due tecnologie sono considerate ormai mature e sono prevedibili miglioramenti soltanto marginali, la terza, assai più recente, è quella unicamente utilizzata per la costruzione di nuovi impianti ed è oggi in piena evoluzione. Le modifiche apportate negli ultimi tempi sono dirette sostanzialmente a realizzare minori consumi di energia, minori investimenti ed a risolvere certi problemi caratteristici della tecnologia. In particolare: The production of chlorine and caustic soda is now carried out industrially with plants based on mercury cathode, diaphragm and ion exchange membrane technologies. While the first two technologies are now considered mature and only marginal improvements are foreseeable, the third, much more recent, is the one used solely for the construction of new plants and is now in full evolution. The changes made in recent times are essentially aimed at achieving lower energy consumption, lower investments and solving certain problems characteristic of technology. In particular:

• il brevetto U.S. A. N. 4,340,452 descrive una struttura interna degli elettrolizzatori nota come "zero gap", poiché gli anodi ed i catodi, separati da una membrana interposta, sono pressati gli uni contro gli altri. In questo modo la distanza anodo-catodo, da cui dipende il consumo energetico, è rappresentata dal solo spessore della membrana. Questo risultato è però ottenuto utilizzando una struttura elettrodica (rete flessibile e materasso metallico elastico) piuttosto costosa. • U.S. patent A. No. 4,340,452 describes an internal structure of the electrolyzers known as "zero gap", since the anodes and cathodes, separated by an interposed membrane, are pressed against each other. In this way the anode-cathode distance, on which the energy consumption depends, is represented only by the thickness of the membrane. However, this result is achieved by using a rather expensive electrode structure (flexible mesh and elastic metal mattress).

• Il brevetto U.S. A. N. 4,655,886 descrive una membrana, le cui due facce sono dotate di un film microporoso idrofilico. Lo scopo del film è di impedire che le bolle di gas (idrogeno lato catodo e cloro lato anodo) rimangano aderenti alla membrana. In questo modo tutta la superficie della membrana risulta bagnata dagli elettroliti e si evitano dannose concentrazioni di corrente che provocano aumenti dei consumi di energia. • U.S. Patent A. No. 4,655,886 discloses a membrane, the two faces of which are provided with a hydrophilic microporous film. The purpose of the film is to prevent the gas bubbles (hydrogen on the cathode side and chlorine on the anode side) from sticking to the membrane. In this way, the entire surface of the membrane is wetted by electrolytes and harmful current concentrations are avoided which cause increases in energy consumption.

• Il brevetto U.S.A. 4,448,946 descrive una struttura degli elementi fomiti di proiezioni ottenute per stampaggio. Su tali proiezioni sono fissati gli elettrodi senza che sia necessario previamente dotare di distanziatori la parete di ciascun elemento. L'uso di distanziatori, descritto ad esempio nel brevetto U.S.A. 4,111,779 comporta una fase di lavorazione addizionale complessa e quindi costosa. L'idea del brevetto U.S.A. 4,448,946 di eliminare i distanziatori è ripresa anche nel brevetto U.S.A. 5,314,591. • The U.S. Pat. 4,448,946 discloses a structure of the elements provided by projections obtained by molding. The electrodes are fixed on these projections without the need to previously equip the wall of each element with spacers. The use of spacers, described for example in U.S. Pat. 4,111,779 involves a complex and therefore expensive additional processing step. The idea of the U.S. Pat. 4,448,946 to eliminate the spacers is also taken up in the U.S. Pat. 5,314,591.

• La struttura descritta nei brevetti U.S.A. N. 4,448,946 e N. 5,314,591 comporta tuttavia la possibilità che gli elettrodi fissati alle proiezioni delle pareti degli elementi creino delle zone occluse nelle quali si possono accumulare sacche di gas che impediscono il successivo passaggio della corrente elettrica e possono anche danneggiare le membrane. Inoltre le pareti di elementi fornite di proiezioni come descritto nel brevetto U.S.A. N. • The structure described in U.S. Pat. Nos. 4,448,946 and 5,314,591, however, entails the possibility that the electrodes fixed to the projections of the walls of the elements create occluded areas in which pockets of gas can accumulate which prevent the subsequent passage of the electric current and can also damage the membranes. Also, the walls of elements provided with projections as described in U.S. Pat. N.

4,448,946 e 5,314,591 ostacolano il movimento degli elettroliti ed in particolare ne impediscono il rimescolamento interno. 4,448,946 and 5,314,591 hinder the movement of the electrolytes and in particular prevent their internal mixing.

Il primo problema è stato affrontato in vario modo. Ad esempio : The first problem has been addressed in various ways. For example :

• il brevetto U.S.A. N. 4,294,671 descrive un elettrodo in forma di rete a spessore sostanziale ed a maglia larga stampata in modo da creare bugnature. Le bugnature sono i punti attraverso i quali la rete viene fissata alle proiezioni. Successivamente a tale rete viene fissata una seconda rete fine provvista di film elettrocatalitico che rappresenta l'elettrodo vero e proprio. Tutto il processo di costruzione, stampaggio e fissaggio, è automatizzato sicché il maggior costo è in pratica solo rappresentato dalla seconda rete fine addizionale. • the U.S. patent No. 4,294,671 discloses an electrode in the form of a network of substantial thickness and with a large mesh printed so as to create bosses. The bosses are the points through which the net is fixed to the projections. Subsequently, a second fine network is fixed to this network, provided with an electrocatalytic film which represents the actual electrode. The whole process of construction, molding and fixing is automated so that the greatest cost is in practice only represented by the second additional fine mesh.

• Il brevetto U.S.A. N. 53372,692 suggerisce di introdurre dei distanziatori da fissare sulla parte superiore delle proiezioni delle pareti degli elementi. • The U.S. Pat. No. 53372,692 suggests introducing spacers to be fixed on the upper part of the projections of the walls of the elements.

Questa procedura, in quanto automatizzabile, è meno costosa di quella prevista dalla tecnologia convenzionale descritta nel brevetto U.S.A. N. This procedure, since it can be automated, is less expensive than that envisaged by the conventional technology described in U.S. Pat. N.

4,111 ,779 ma tuttavia resta sempre complessa e delicata per le necessità di corretto posizionamento di un numero elevato di distanziatori, sui quali viene successivamente fissato l’elettrodo. 4,111,779 but nevertheless it always remains complex and delicate due to the need for correct positioning of a large number of spacers, on which the electrode is subsequently fixed.

• Il secondo problema, quello del rimescolamento interno degli elettroliti, è risolto come descritto nel brevetto U.S.A. N. 5,314,591 con l'introduzione di un distributore inferiore, di un collettore superiore e con una posizione sfalsata delle varie proiezioni. Questa soluzione è certamente molto delicata in quanto l'occlusione di anche pochi fori dei distributori e collettori porterebbe a importanti variazioni di concentrazione degli elettroliti, che, anche se localizzate, certamente danneggerebbero le membrane a scambio ionico. Inoltre, la soluzione descritta nel brevetto U.S.A. N. • The second problem, that of the internal mixing of the electrolytes, is solved as described in U.S. Pat. No. 5,314,591 with the introduction of a lower distributor, an upper manifold and an offset position of the various projections. This solution is certainly very delicate as the occlusion of even a few holes in the distributors and collectors would lead to important variations in the concentration of the electrolytes, which, even if localized, would certainly damage the ion exchange membranes. Furthermore, the solution described in U.S. Pat. N.

5,314,591 è in grado al massimo di assicurare l'omogeneità orizzontale delle concentrazioni degli elettroliti (cioè lungo un piano perpendicolare alla direzione del movimento degli elettroliti stessi che avviene dal basso verso l'alto), ma certamente nulla può fare per quanto concerne la variazione di concentrazione in senso verticale. Per mantenere tale variazione entro limiti accettabili per le membrane è necessario produrre flussi elevati di elettroliti, il che comporta pompe di circolazione esterne di grosse dimensioni, con i relativi consumi di energia. E' da notare che le stesse considerazioni valgono per le temperature. Queste considerazioni relative ai gradienti di concentrazione e di temperatura sono oggi molto più importanti che nel passato, poiché esistono sul mercato moderne membrane caratterizzate da basse cadute ohmiche, in grado perciò di diminuire la tensione operativa degli elettrolizzatori e quindi il consumo specifico di energia. Queste membrane sono particolarmente sensibili ad anomalie di processo come la presenza di certe impurezze negli elettroliti ed appunto i gradienti di concentrazione e temperatura. Sotto questo punto di vista, in conclusione, i dispositivi descritti nel brevetto U.S.A N. 5,314,591 non si possono ritenere particolarmente efficaci. 5,314,591 is able at most to ensure the horizontal homogeneity of the electrolyte concentrations (i.e. along a plane perpendicular to the direction of the movement of the electrolytes that occurs from the bottom upwards), but certainly nothing can do as regards the variation of concentration vertically. To keep this variation within acceptable limits for the membranes, it is necessary to produce high flows of electrolytes, which involves large external circulation pumps, with the relative energy consumption. It should be noted that the same considerations apply to temperatures. These considerations relating to concentration and temperature gradients are much more important today than in the past, since there are modern membranes on the market characterized by low ohmic drops, therefore able to decrease the operating voltage of the electrolyzers and therefore the specific energy consumption. These membranes are particularly sensitive to process anomalies such as the presence of certain impurities in the electrolytes and precisely the concentration and temperature gradients. From this point of view, in conclusion, the devices described in U.S. Patent No. 5,314,591 cannot be considered particularly effective.

• Un modo alternativo di affrontare il problema è di garantire una velocità di flusso degli elettroliti estremamente elevata tramite un sistema di degasatori situati sopra l'elettrolizzatore e collegati all'entrata dell'elettrolita mediante tubi di discesa ("Modern Chlor-Alkali Technology”, Voi. 5, Society of Chemical Industry, Elsevier 1992, pag. 93). • An alternative way of dealing with the problem is to ensure an extremely high electrolyte flow rate through a system of degassers located above the electrolyser and connected to the electrolyte inlet by downpipes ("Modern Chlor-Alkali Technology", Vol. 5, Society of Chemical Industry, Elsevier 1992, p. 93).

Il sistema è certamente molto efficace ma comporta elevati costi aggiuntivi ed in particolare comporta dimensioni elevate dell'insieme elettrolizzatoredegasatori-tubi di discesa, tali da essere talora incompatibili con gli spazi disponibili per l'installazione. The system is certainly very effective but involves high additional costs and in particular involves large dimensions of the electrolyser-degassers-descent pipes assembly, such as to be sometimes incompatible with the spaces available for installation.

• Un sistema alternativo è quello illustrato nel brevetto U.S.A. N. 4,557,816 in cui gli elementi sono dotati di un tubo interno discendente collegato ad un distributore inferiore. Questo dispositivo rappresenta una parziale soluzione al problema della omogeneizzazione degli elettroliti, poiché la modesta sezione di passaggio per il liquido degasato non consente alte velocità di ricircolazione. • An alternative system is that disclosed in U.S. Pat. No. 4,557,816 in which the elements are equipped with an internal descending tube connected to a lower distributor. This device represents a partial solution to the problem of electrolyte homogenization, since the modest passage section for the degassed liquid does not allow high recirculation speeds.

• Un ulteriore problema da affrontare con attenzione è rappresentato dallo scarico della miscela gas prodotti-elettrolita dagli elementi di un elettrolizzatore. Una geometria dello scarico non corretta causa pulsazioni di pressione tali da provocare vibrazione e quindi abrasione delle delicate membrane. Il brevetto U.S. A. N. 5,242,564 risolve il problema con un doppio condotto di scarico che consente, se ben calcolato, di allontanare dall'elettrolizzatore i gas e gli elettroliti come fasi separate. Questa soluzione comporta evidentemente maggiori costi di produzione ed un aumento di parti delicate, sedi di possibili difetti, come sono le saldature elementi/condotti di scarico. • A further problem to be addressed carefully is represented by the discharge of the produced gas-electrolyte mixture from the elements of an electrolyser. An incorrect geometry of the exhaust causes pressure pulsations such as to cause vibration and therefore abrasion of the delicate membranes. U.S. Pat. A. No. 5,242,564 solves the problem with a double exhaust pipe which, if well calculated, allows the gases and electrolytes to be removed from the electrolyzer as separate phases. This solution obviously involves higher production costs and an increase in delicate parts, sites of possible defects, such as the welding elements / exhaust ducts.

Il brevetto U.S. A. 4,839,012 non si pone l'obiettivo di risolvere il problema della pulsazione di pressione generata in un unico condotto di uscita situato nella parte superiore degli elementi ma piuttosto quello di smorzarne la trasmissione all'interno degli elementi, sulle membrane. Questo risultato è ottenuto tramite l'installazione all’interno degli elementi di un tubo perforato; i veri fori, quando abbiano opportuno diametro, funzionano appunto come smorzatori delle variazioni di pressione generate nelle zone del condotto di uscita. U.S. Pat. A. 4,839,012 does not aim to solve the problem of pressure pulsation generated in a single outlet duct located in the upper part of the elements but rather to dampen its transmission inside the elements, on the membranes. This result is achieved by installing inside the elements of a perforated tube; the real holes, when they have a suitable diameter, function precisely as dampers of the pressure variations generated in the areas of the outlet duct.

Un ulteriore modo di scarico è quello noto come scarico discendente, descritto in "Modem Chlor-Alkali Technology", Voi. 4, Society of Chemical Industry, Elsevier 1990, pag. 171. In questo caso un unico condoto discendente, esterno o interno rispetto agii elementi, convoglia contemporaneamente gas ed elettroliti senza però generare fluttuazioni di pressione. Mancando infatti un percorso in salita verticale non si formano bolle separate di gas nell'elettrolita, variabili come dimensioni e numero nel tempo (causa prima del problema) ma piuttosto un movimento discendente del liquido lungo le pareti ed un flusso non disturbato di gas nella sezione centrale del tubo non occupato da liquido. Questi dispositivi, tuttavia, funzionano correttamente solo quando la parte superiore del tubo discendente è alimentata in modo uniforme nel tempo d <$>a elettrolita sostanzialmente esente da bolle di gas e da gas, che trascini poche gocce di liquido. Si richiede perciò che la miscela gas-elettrolita prodotta sugli elettrodi degli elementi venga efficacemente separata nella parte superiore degli elementi prima di essere alimentata ai tubi discendenti. A further way of unloading is that known as descending unloading, described in "Modem Chlor-Alkali Technology", Vol. 4, Society of Chemical Industry, Elsevier 1990, p. 171. In this case, a single downward conductor, external or internal with respect to the elements, conveys gas and electrolytes at the same time without generating pressure fluctuations. In fact, lacking a vertical upward path, separate gas bubbles are not formed in the electrolyte, variable in size and number over time (primary cause of the problem) but rather a downward movement of the liquid along the walls and an undisturbed flow of gas in the section central tube not occupied by liquid. These devices, however, only function correctly when the upper part of the descending tube is fed uniformly over time to an electrolyte substantially free from gas bubbles and gases, which carry a few drops of liquid. It is therefore required that the gas-electrolyte mixture produced on the electrodes of the elements is effectively separated in the upper part of the elements before being fed to the descending tubes.

La presente invenzione intende proporre un disegno di elementi per elettrolizzatori a membrana, adatto in particolare per l'elettrolisi di salamoie per la produzione di cloro, idrogeno e soda caustica, in cui vengono risolti i problemi sia della minimizzazione dei gradienti di concentrazione degli elettroliti e di temperatura, sia della fluttuazione della pressione ricorrendo a pezzi ottenibili con lavorazioni automatiche facili da installare. Nel testo che segue si farà riferimento ad elementi adatti ad essere assemblati in un elettrolizzatore bipolare, del tipo descritto nel brevetto U.S.A n. 4,488,946. Tuttavia, con le modifiche descritte nel brevetto U.S.A. n. 4,602,984, gli stessi elementi sono ugualmente utilizzabili per ottenere elettrolizzatori di tipo monopolare. The present invention intends to propose a design of elements for membrane electrolyzers, suitable in particular for the electrolysis of brines for the production of chlorine, hydrogen and caustic soda, in which the problems of both the minimization of electrolyte concentration gradients and temperature, and pressure fluctuation by using pieces obtainable with automatic processes that are easy to install. In the text that follows, reference will be made to elements suitable for assembly in a bipolar electrolyser, of the type described in U.S. Patent No. 4,488,946. However, with the modifications disclosed in U.S. Pat. n. 4,602,984, the same elements can also be used to obtain monopolar electrolyzers.

Il disegno della presente invenzione, che permette di garantire le condizioni ottimali di concentrazione degli elettroliti e di temperatura delle membrane, è stato ottenuto assimilando gli elementi dell'elettro! izzatore a reattori perfettamente agitati noti nella tecnica come CSTR. Questa condizione, se realizzata, comporta una pressoché totale uniformità, in direzione verticale e laterale, della concentrazione e della temperatura della massa degli elettroliti. Perchè questa uniformità si mantenga anche all'interfaccia della membrana è necessario che la geometria degli elettrodi assicuri una energica ricircolazione locale, quale può essere indotta dallo sviluppo dei gas prodotti, rispettivamente idrogeno sulla faccia catodica e cloro sulla faccia anodica di ciascun elemento dell'elettrolizzatore. Inoltre, l'omogeneità di concentrazione e temperatura all'interfaccia della membrana ha come ulteriore condizione che la distribuzione di corrente sia uniforme, il che a sua volta richiede una opportuna distanza dei punti di contatto fra gli elettrodi e struttura degli elementi ed una sufficiente conducibilità elettrica trasversale degli elettrodi. Quest'ultimo parametro è funzione dello spessore dell'elettrodo stesso e del rapporto vuoto/pieno definito dalla grandezza delle maglie. The design of the present invention, which allows to guarantee the optimal conditions of electrolyte concentration and membrane temperature, has been obtained by assimilating the elements of the electro! perfectly stirred reactors known in the art as CSTR. This condition, if realized, involves an almost total uniformity, in the vertical and lateral direction, of the concentration and temperature of the electrolyte mass. For this uniformity to be maintained also at the membrane interface, the geometry of the electrodes must ensure an energetic local recirculation, which can be induced by the development of the gases produced, respectively hydrogen on the cathode side and chlorine on the anodic side of each element of the electrolyser. . Furthermore, the homogeneity of concentration and temperature at the membrane interface has as a further condition that the current distribution is uniform, which in turn requires an appropriate distance of the contact points between the electrodes and the structure of the elements and a sufficient conductivity. electrical transversal of the electrodes. This last parameter is a function of the thickness of the electrode itself and of the empty / full ratio defined by the size of the meshes.

La struttura di una delle due facce dell'elemento 1 dell'invenzione è data in fìg. The structure of one of the two faces of the element 1 of the invention is given in fig.

1 , in cui, per semplificare il disegno, gli elettrodi sono stati omessi. Le due facce sono costituite da due lamiere stampate in modo da formare le proiezioni 2 e la flangia periferica 3 che permette dì assicurare la tenuta verso l'esterno grazie ad una opportuna guarnizione. Nel caso dell'elettrolisi cloro-soda, assunta come esempio esplicativo nel seguito, le lamiere sono in titanio e nichel. Le proiezioni hanno preferibilmente una forma tronco-conica e sono preferibilmente disposte secondo un disegno esagonale centrato. Come mostrato in fig. 2, questa geometria consente di aumentare il grado di miscelamento trasversale degli elettroliti grazie alla deviazione 4 e incrocio dei flussi locali 5. L'elettrolita è immesso nell'elemento tramite un distributore 6 forato, omesso in fig. 1 ma rappresentato in fig. 3, in cui è riprodotto un dettaglio della parte inferiore dell'elemento 1. Il distributore 6 è alloggiato nella parte inferiore lungo il bordo interno della flangia 3. La miscela di elettrolita e gas prodotto dall'elettrodo viene accelerata nella parte superiore dell'elemento grazie ad un deflettore inclinato 7 che consente di far collassare le bolle di gas. Le frecce di fig. 3 indicano che l'elettrolita alimentato è efficacemente miscelato con il liquido proveniente dai canali discendenti 9 descritti nel seg 1uito. La fig. 4 schematizza con frecce come la miscela elettrolita/gas in bolle di grosse dimensioni trabocchi attraverso lo spazio compreso fra bordo superiore del deflettore e bordo inferiore della flangia dietro il deflettore stesso, dove avviene rapidamente la smiscelazione delle fasi liquide e gas. Con questo tipo di circolazione, si ottiene anche l'ulteriore importante risultato di far giungere l'elettrolita, sia pure contenente gas, fino al bordo della flangia. Questo consente di mantenere la membrana sostanzialmente in contatto con il liquido, evitando la presenza di sacche fisse di gas. Le sacche di gas sono in grado di provocare infragilimenti delle membrane, cui consegue nel tempo la rottura. Come mostrato in fig. 5 con frecce, l’elettrolita che si raccoglie nella canala 8, costituita dal deflettore e dalla parete dell'elemento, viene in grande parte inviato in canali discendenti 9 formati da depressioni 10 ricavate nella lamiera al momento dello stampaggio delle proiezioni 2. Le depressioni 10 sono coperte da tegoli 11 in modo da formare i canali discendenti 9. I tegoli 11 sono rappresentati con una linea tratteggiata per facilitare la comprensione del disegno. Il deflettore 7 è opportunamente provvisto di fori 12 che coincidono con la sezione superiore dei canali discendenti 9. In questo modo si stabilisce una efficacissima ricircolazione interna fra miscela elettrolita-gas in salita nello spazio compreso fra elettrodi e lamiera stampata ed elettrolita privo di gas in discesa nei canali 9, come schematizzato con frecce in fig. 1. Poiché i canali 9 possono essere in numero certamente superiore ad uno, la sezione disponibile per la discesa dell'elettrolita privo di gas può essere fatta grande quanto necessario ed il conseguente flusso di elettrolita privo di gas è elevato. L’energia necessaria per il mantenimento della circolazione è fornita dal differenziale di peso fra le due colonne di fluido, rispettivamente elettrolita con gas ed elettrolita privo di gas. E' da notare che tutte le parti necessarie per la costruzione del sistema di circolazione descritto, lamiera stampata con proiezioni 2 e depressioni 10, tegoli 11, deflettore 7, sono ottenute per stampaggio e sono facilmente assemblate per incastro, eventualmente con punti di fissaggio, ad esempio punti di saldatura. L'elettrolita privo di gas, raccolto nella canala 8 e non ricircolato attraverso i canali discendenti 9, viene estratto dall'elemento tramite il tubo interno di scarico 13 che attraversa la flangia inferiore ed è connesso con un opportuno raccordo flessibile ad un collettore situato sotto l'elettrolizzatore. Il tubo 13, omesso in fig. 1, è mostrato nel dettaglio della fig. 6. Le frecce intendono schematizzare come con un opportuno dimensionamento del tubo 13 come diametro e come forma della sezione di imbocco, l'uscita dell'elettrolita e del gas possa avvenire con regolarità senza fluttuazioni di pressione. La condizione che assicura stabilità di scarico è quella che permette al liquido di defluire senza mai occludere la totalità della sezione interna del tubo 13. In questo modo è sempre disponibile una certa porzione della sezione interna del tubo 13 per il continuo, ininterrotto scarico del gas. Come detto inizialmente, la fig. 1 rappresenta sia la faccia anodica che quella catodica di ogni elemento. Le due facce tuttavia si differenziano per la diversa struttura dei rispettivi elettrodi. In figura 7 è rappresentata una sezione trasversale orizzontale di un elemento. In particolare, la faccia anodica è dotata di una rete piana espansa di titanio 14 spianata solo per quanto è necessario ad eliminare le asperità taglienti tipiche del procedimento di espansione. La rete è provvista di rivestimento elettrocatalitico per l'evoluzione del cloro, costituito come noto nella tecnologia corrente da una miscela di ossidi di metalli del gruppo del platino e di ossidi dei cosiddetti metalli valvola. La rete è fissata alla parte superiore piana delle proiezioni tronco-coniche 2 mediante punti di saldatura ad arco elettrico o a resistenza elettrica. Per evitare che le aree di sovrapposizione fra la rete anodica e la parte piana delle proiezioni tronco-coniche diventi un'area di occlusione di gas stagnante con conseguente danno per la membrana prospiciente, è opportuno che la parte piana delle proiezioni tronco-coniche 2 sia limitata all'estensione strettamente necessaria per effettuare una affidabile saldatura. In alternativa, la rete anodica può essere dotata di scanalature 15 sulla faccia prospiciente la membrana o alternativamente sulla faccia in contatto con la parte piana delle proiezioni tronco-coniche. Le scanalature, disposte verticalmente, consentono al gas di essere scaricato verso l'alto e con ciò prevengono la formazione di sacche fisse. La faccia catodica degli elementi è dotata di una rete di nichel 16 provvista di un rivestimento elettrocatalitico per l'evoluzione di idrogeno del tipo convenzionale e costituito da una miscela di ossido di metallo del gruppo del platino e ossido di nichel. In considerazione della elevata conducibilità elettrica dei nichel, la rete catodica è considerevolmente più sottile di quella anodica. Questo minore spessore consente alla rete di essere sufficientemente flessibile ed elastica. La rete di nichel, prima di essere rivestita con il materiale elettrocatalitico e di essere fissata alle proiezioni tronco-coniche, viene stampata in modo da formare su di essa delle bugnature 17 piuttosto larghe e poco alte, simili a delle calotte sferiche. Maggiore dettaglio è dato in fig. 8, dove in A) è rappresentata una vista frontale della rete catodica ed in B) una sua sezione trasversale. La rete, provvista di rivestimento elettrocatalitico, è fissata sulle proiezioni troncoconiche in corrispondenza degli interspazi fra le varie bugnature. Ne consegue che la superficie dell'elettrodo catodico non è piana come quella dell'elettrodo anodico. Il suo profilo è sporgente, grazie alle bugne, rispetto al piano definito dalle aree piane delle proiezioni tronco-coniche. Quando gli elementi vengono pressati gli uni contro gli altri, con interposte le membrane e le guarnizioni periferiche, a formare un elettrolizzatore, le bugnature risultano compresse contro membrana e rete anodica e si deformano, grazie alla loro elasticità. Ne consegue una disposizione anodo/membrana/catodo di tipo zero-gap per la grande maggioranza, almeno il 90%, della superficie attiva. Viene perciò utilizzata una struttura intrinsecamente poco costosa, essendo costituita da una rete di nichel sottile, le cui bugne sono ottenute per stampaggio ed il cui fissaggio è ottenuto per semplice saldatura delle zone di sovrapposizione fra parte rimasta piana delle reti e area piana delle proiezioni tronco-coniche 2. Vengono così eliminati tutti i costosi e complessi dispositivi elastici, come molle e materassini utilizzati per creare le strutture zero-gap note nella tecnica. 1, in which, to simplify the drawing, the electrodes have been omitted. The two faces are constituted by two sheets printed so as to form the projections 2 and the peripheral flange 3 which allows to ensure the seal towards the outside thanks to a suitable gasket. In the case of chlorine-soda electrolysis, taken as an explanatory example below, the sheets are made of titanium and nickel. The projections preferably have a frusto-conical shape and are preferably arranged according to a centered hexagonal design. As shown in fig. 2, this geometry makes it possible to increase the degree of transversal mixing of the electrolytes thanks to the deviation 4 and intersection of local flows 5. The electrolyte is introduced into the element through a perforated distributor 6, omitted in fig. 1 but represented in fig. 3, which shows a detail of the lower part of element 1. The distributor 6 is housed in the lower part along the internal edge of the flange 3. The mixture of electrolyte and gas produced by the electrode is accelerated in the upper part of the element thanks to an inclined deflector 7 which allows the gas bubbles to collapse. The arrows in fig. 3 indicate that the fed electrolyte is effectively mixed with the liquid coming from the descending channels 9 described in the following. Fig. 4 schematizes with arrows how the electrolyte / gas mixture in large bubbles overflows through the space between the upper edge of the deflector and the lower edge of the flange behind the deflector itself, where the liquid and gas phases are rapidly separated. With this type of circulation, the further important result is also obtained of making the electrolyte, albeit containing gas, reach the edge of the flange. This allows to keep the membrane substantially in contact with the liquid, avoiding the presence of fixed gas pockets. The gas pockets are capable of causing embrittlement of the membranes, resulting in rupture over time. As shown in fig. 5 with arrows, the electrolyte that collects in the channel 8, consisting of the deflector and the wall of the element, is largely sent into descending channels 9 formed by depressions 10 obtained in the sheet metal at the time of molding the projections 2. The depressions 10 are covered by tiles 11 so as to form the descending channels 9. The tiles 11 are shown with a dashed line to facilitate understanding of the drawing. The deflector 7 is suitably provided with holes 12 which coincide with the upper section of the descending channels 9. In this way a very effective internal recirculation is established between the rising electrolyte-gas mixture in the space between the electrodes and the molded sheet and the electrolyte free of gas in descent into the channels 9, as schematized with arrows in fig. 1. Since the channels 9 can certainly be more than one in number, the section available for the descent of the gas-free electrolyte can be made as large as necessary and the consequent flow of gas-free electrolyte is high. The energy required to maintain circulation is provided by the weight differential between the two columns of fluid, respectively electrolyte with gas and electrolyte without gas. It should be noted that all the parts necessary for the construction of the described circulation system, printed sheet with projections 2 and depressions 10, tiles 11, deflector 7, are obtained by molding and are easily assembled by interlocking, possibly with fixing points, for example welding spots. The gas-free electrolyte, collected in the channel 8 and not recirculated through the descending channels 9, is extracted from the element through the internal discharge pipe 13 which crosses the lower flange and is connected with a suitable flexible connection to a collector located below. the electrolyser. The tube 13, omitted in fig. 1, is shown in the detail of fig. 6. The arrows are intended to schematize how with an appropriate dimensioning of the tube 13 in terms of diameter and shape of the inlet section, the electrolyte and gas outlet can occur regularly without pressure fluctuations. The condition that ensures discharge stability is that which allows the liquid to flow out without ever occluding the entire internal section of the pipe 13. In this way, a certain portion of the internal section of the pipe 13 is always available for the continuous, uninterrupted discharge of the gas. . As stated initially, FIG. 1 represents both the anodic and cathodic faces of each element. However, the two faces differ in the different structure of the respective electrodes. Figure 7 shows a horizontal cross section of an element. In particular, the anodic face is equipped with a flat expanded titanium mesh 14 flattened only to the extent necessary to eliminate the sharp asperities typical of the expansion process. The network is provided with an electrocatalytic coating for the evolution of chlorine, constituted as known in current technology by a mixture of oxides of metals from the platinum group and oxides of the so-called valve metals. The mesh is fixed to the upper flat part of the truncated cone projections 2 by means of electric arc or electric resistance welding points. To avoid that the overlapping areas between the anode network and the flat part of the frustoconical projections become an occlusion area of stagnant gas with consequent damage to the facing membrane, it is advisable that the flat part of the frustoconical projections 2 is limited to the extent strictly necessary to perform a reliable weld. Alternatively, the anode network can be provided with grooves 15 on the face facing the membrane or alternatively on the face in contact with the flat part of the frusto-conical projections. The grooves, arranged vertically, allow the gas to be discharged upwards and thereby prevent the formation of fixed pockets. The cathodic face of the elements is equipped with a nickel network 16 provided with an electrocatalytic coating for the evolution of hydrogen of the conventional type and consisting of a mixture of metal oxide of the platinum group and nickel oxide. In consideration of the high electrical conductivity of nickel, the cathode network is considerably thinner than the anodic one. This lower thickness allows the net to be sufficiently flexible and elastic. The nickel net, before being coated with the electrocatalytic material and being fixed to the frusto-conical projections, is molded in such a way as to form rather wide and not very high bosses 17 on it, similar to spherical caps. More detail is given in fig. 8, where in A) a front view of the cathode network is represented and in B) a cross section thereof. The mesh, provided with an electrocatalytic coating, is fixed on the truncated cone projections in correspondence with the interspaces between the various bosses. It follows that the surface of the cathode electrode is not flat like that of the anode electrode. Its profile protrudes, thanks to the bosses, with respect to the plane defined by the flat areas of the truncated conical projections. When the elements are pressed against each other, with the membranes and peripheral seals interposed, to form an electrolyser, the bosses are compressed against the membrane and anodic mesh and deform thanks to their elasticity. The result is a zero-gap anode / membrane / cathode arrangement for the great majority, at least 90%, of the active surface. An intrinsically inexpensive structure is therefore used, being made up of a thin nickel mesh, whose bosses are obtained by molding and whose fixing is obtained by simple welding of the overlapping areas between the remaining flat part of the networks and the flat area of the trunk projections. -conicals 2. All the expensive and complex elastic devices, such as springs and mats used to create the zero-gap structures known in the art, are thus eliminated.

Dalla figura 7 appare chiaro che il collegamento fra le aree piane delle proiezioni tronco-coniche 2 è realizzato con un inserto 18, ad esempio un cilindretto di materiale conduttivo, che può essere l'economico acciaio al carbonio. Il fissaggio dell'inserto 18 è effettuato per saldatura, ad esempio saldatura a resistenza elettrica, direttamente sul lato della lamiera catodica costituita da nichel e interponendo preventivamente un materiale compatibilizzante 19 sul lato della lamiera anodica costituita da titanio. Questo materiale può essere nel caso più semplice un bimetallo titanio/acciaio al carbonio ottenuto ad esempio per colaminazione ad esplosione ed ha la forma di un dischetto. Per facilitare le operazioni di costruzione, gli inserti 18 sono previamente fissati ad una lamiera di sostegno 20 che è col legata ad una cornice esterna interposta fra le cornici 3 delle due lamiere che costituiscono le due facce di ogni elemento 1. Assemblando a questa struttura le lamiere stampate anodiche e catodiche, si ottiene il facile collegamento di ogni proiezione 2 anodica alla corrispondente proiezione 2 catodica, ed il supporto delle flange 3 da parte della cornice. Il collegamento elettrico fra le opposte proiezioni anodiche e catodiche può anche essere ottenuto interponendo fra le due lamiere stampate un inserto costituito da una terza lamiera in materiale altamente conduttivo, preferibilmente rame, previamente stampata con proiezioni tronco-coniche aventi dimensioni tali da permettere il perfetto accoppiamento con la lamiera stampata anodica in titanio. Le procedure di fissaggio delle tre lamiere titanio/rame/nichel sono analoghe a quelle già indicate per i cilindretti in acciaio al carbonio. In questo caso, la corrente elettrica fluisce dalla rete anodica 14 alla proiezione tronco-conica 2 della lamiera di titanio e alla lamiera in rame; percorrendo la lamiera in rame la corrente giunge fino alla contrapposta proiezione tronco-conica 2 della lamiera in nichel e da questa alla rete catodica bugnata e flessibile 16. Gli elementi dell'invenzione sono assiemati a costituire un elettrolizzatore come mostrato in fig. 9, in cui si identificano con 21 e 22 le strutture che permettono di comprimere gli elementi 1 l'uno contro gli altri, con 23 e 24 rispettivamente i collettori di alimentazione e di scarico, con 25 e 26 rispettivamente i tubi di collegamento fra gli elementi 1 ed i collettori 23 e 24. From figure 7 it is clear that the connection between the flat areas of the frusto-conical projections 2 is made with an insert 18, for example a small cylinder of conductive material, which can be cheap carbon steel. The fixing of the insert 18 is carried out by welding, for example electric resistance welding, directly on the side of the cathode plate consisting of nickel and by interposing a compatibilizing material 19 in advance on the side of the anodic plate consisting of titanium. In the simplest case, this material can be a titanium / carbon steel bimetal obtained for example by explosion colamination and has the shape of a disk. To facilitate the construction operations, the inserts 18 are previously fixed to a support plate 20 which is connected to an external frame interposed between the frames 3 of the two plates which constitute the two faces of each element 1. By assembling the printed anodic and cathodic sheets, the easy connection of each anodic projection 2 to the corresponding cathodic projection 2 is obtained, and the support of the flanges 3 by the frame. The electrical connection between the opposite anodic and cathodic projections can also be obtained by interposing between the two printed sheets an insert consisting of a third sheet in highly conductive material, preferably copper, previously printed with frusto-conical projections having dimensions such as to allow perfect coupling with the anodic titanium stamped sheet. The fixing procedures of the three titanium / copper / nickel sheets are similar to those already indicated for the carbon steel cylinders. In this case, the electric current flows from the anodic network 14 to the frusto-conical projection 2 of the titanium sheet and to the copper sheet; going through the copper sheet, the current reaches the opposite truncated conical projection 2 of the nickel sheet and from this to the embossed and flexible cathodic network 16. The elements of the invention are assembled to form an electrolyser as shown in fig. 9, in which 21 and 22 identify the structures that allow the elements 1 to be compressed against each other, with 23 and 24 respectively the supply and exhaust manifolds, with 25 and 26 respectively the connection pipes between the elements 1 and manifolds 23 and 24.

Una ulteriore realizzazione della presente invenzione è diretta a fornire una soluzione alternativa al problema rappresentato dall’area di sovrapposizione fra rete anodica e superficie piana delle proiezioni tronco-coniche sopra discusso. Per evitare che questa area diventi un’area di occlusione di gas, si può anche introdurre fra superficie piana e rete anodica un supporto di varia forma, ad esempio con sezione ad U come mostrato dal riferimento 27 di fig. A further embodiment of the present invention is aimed at providing an alternative solution to the problem represented by the overlap area between the anodic network and the flat surface of the truncated conical projections discussed above. To prevent this area from becoming an area of gas occlusion, it is also possible to introduce a support of various shapes between the flat surface and the anodic network, for example with a U-section as shown by reference 27 in fig.

10. Il supporto 27 è prima fissato alla superficie piana delle proiezioni troncoconiche e ad esso è quindi collegata la rete anodica. 10. The support 27 is first fixed to the flat surface of the truncated cone projections and the anode network is then connected to it.

Nella fig. 10 è anche illustrato un dettaglio preferito della struttura del supporto ad U che è piegato nella parte a contatto con la rete anodica in modo da formare due superfici piane 28 che facilitano il fissaggio della rete, ad esempio mediante punti di saldatura. Le due superfici 28, per quanto di dimensione ridotta e quindi relativamente immuni al problema della occlusione di gas, possono essere per maggior sicurezza fornite di aperture, ad esempio le forature 29 di fig. 11. In fig. 10 also illustrates a preferred detail of the structure of the U-shaped support which is folded in the part in contact with the anodic mesh so as to form two flat surfaces 28 which facilitate the fixing of the mesh, for example by welding points. The two surfaces 28, although small in size and therefore relatively immune to the problem of gas occlusion, can be provided with openings for greater safety, for example the holes 29 of fig. 11.

Il supporto 27 consente anche di ottenere i seguenti vantaggi: Support 27 also allows you to get the following benefits:

• allontanamento della membrana dalla superficie piana delle proiezioni tronco-coniche. Ne consegue che eventuali difetti delle membrane, con passaggio di soda caustica dal comparto catodico, non provocano corrosione e quindi forature della lamiera anodica con conseguente perdita verso l’esterno. • removal of the membrane from the flat surface of the truncated cone projections. It follows that any defects in the membranes, with the passage of caustic soda from the cathode compartment, do not cause corrosion and therefore puncture of the anodic sheet with consequent loss towards the outside.

• Allontanamento della membrana dalla saldatura di fissaggio sulla superficie piana delle proiezioni tronco-coniche. Queste saldature, dovendo essere sufficientemente robuste e ampie per garantire un facile passaggio della corrente elettrica, possono presentare sbavature pericolose per l'integrità della membrana. Possono perciò essere eliminati i controlli di qualità postsaldatura che sono necessari se la rete anodica è direttamente fissata sulla superficie piana delle proiezioni tronco-coniche. • Removal of the membrane from the fixing weld on the flat surface of the truncated conical projections. These welds, having to be sufficiently strong and wide to guarantee an easy passage of the electric current, can present burrs that are dangerous for the integrity of the membrane. Therefore, the post-welding quality controls which are necessary if the anodic mesh is directly fixed on the flat surface of the truncated cone projections can be eliminated.

• Poiché la profondità del comparto anodico non viene modificata, l’uso dei supporti 27 consente di ottenere proiezioni tronco-coniche meno profonde con tecnologie di stampo a freddo meno critiche. • Since the depth of the anodic compartment is not changed, the use of supports 27 allows to obtain shallower truncated conical projections with less critical cold mold technologies.

Poiché le due lamiere, catodica e anodica, provviste entrambe di proiezioni tronco-coniche, sono preferibilmente ottenute con un unico stampo, ne consegue che anche le proiezioni tronco-coniche della lamiera catodica devono essere caratterizzate da ridotta altezza. Pertanto, dovendo mantenere anche per il comparto catodico una profondità invariata, supporti analoghi a quelli descritti per la faccia anodica dell'elemento devono essere utilizzati per la faccia catodica. Since the two sheets, cathode and anodic, both provided with frustoconical projections, are preferably obtained with a single mold, it follows that also the truncated conical projections of the cathode sheet must be characterized by reduced height. Therefore, having to maintain an unchanged depth also for the cathode compartment, supports similar to those described for the anodic face of the element must be used for the cathodic face.

Come ulteriore realizzazione si possono eliminare del tutto le proiezioni troncoconiche sia catodiche sia anodiche dimensionando opportunamente l'altezza dei supporti come mostrato in fig. 12 in una vista parziale di un elemento di elettrolizzatore. In questo caso i supporti devono essere provvisti di adeguati deflettori laterali 30 che contribuiscono come mostrato nella fig. 12 a mantenere invariato il miscelamento laterale degli elettroliti, già assicurato dalle proiezioni tronco-coniche. As a further embodiment, both cathodic and anodic truncated cone projections can be completely eliminated by appropriately dimensioning the height of the supports as shown in fig. 12 in a partial view of an electrolyzer element. In this case the supports must be provided with adequate lateral deflectors 30 which contribute as shown in fig. 12 to keep unchanged the lateral mixing of the electrolytes, already ensured by the truncated cone projections.

Il collegamento fra le due lamiere anodica e catodica di ciascun elemento può essere assicurato nello stesso modo precedentemente illustrato nella fig. 7. In alternativa, in considerazione della mancanza delle proiezioni tronco-coniche e della ridotta distanza fra le lamiere stesse, il collegamento può essere ottenuto interponendo fra le lamiere stesse il solo materiale compatibilizzante, costituito preferibilmente da un bimetallo titanio/nickel ottenuto per colaminazione o eventualmente un bimetallo titanio/nickel ottenuto applicando il nickel per spruzzatura a fiamma o a plasma. Il bimetallo può essere introdotto come quadrato o dischetto, come nel caso illustrato in fig. 7, o anche come strisce continue. In quest’ultimo caso la saldatura può essere a punti, ad esempio con saldatura elettrica a resistenza, o continua, ottenuta ad esempio con procedura TIG o laser. The connection between the two anodic and cathodic plates of each element can be ensured in the same way previously illustrated in fig. 7. Alternatively, in consideration of the lack of truncated cone projections and the reduced distance between the sheets themselves, the connection can be obtained by interposing only the compatibilizing material between the sheets themselves, preferably consisting of a titanium / nickel bimetal obtained by colamination or possibly a titanium / nickel bimetal obtained by applying the nickel by flame or plasma spraying. The bimetal can be introduced as a square or disk, as in the case illustrated in fig. 7, or even as solid strips. In the latter case, the welding can be spot welding, for example with electric resistance welding, or continuous, obtained for example with the TIG or laser procedure.

Anche con queste alternative di proiezioni tronco-coniche o di eliminazione delle proiezioni tronco-coniche, rimane comunque invariato il sistema interno di ricircolazione basato sull'uso del deflettore superiore e dei canali discendenti, precedentemente descritto. Even with these alternatives of frustoconical projections or elimination of frustoconical projections, the internal recirculation system based on the use of the upper deflector and descending channels, previously described, remains unchanged.

L'invenzione verrà ora ulteriormente descritta facendo riferimento ad un esempio che non deve tuttavia intendersi come una limitazione della stessa. The invention will now be further described with reference to an example which, however, should not be construed as a limitation thereof.

ESEMPIO EXAMPLE

Tre elementi del tipo descritto in fig. 1 e due elementi terminali, uno anodico ed uno catodico, sono stati assemblati a costituire un elettrolizzatore bipolare pilota comprendente 4 celle elementari. L'area attiva degli elementi aveva un'altezza pari a 140 cm ed una lunghezza pari a 240 cm, per un totale di 3,4 m<2 >per ciascuna faccia. Three elements of the type described in fig. 1 and two terminal elements, one anode and one cathode, have been assembled to form a pilot bipolar electrolyser comprising 4 elementary cells. The active area of the elements had a height of 140 cm and a length of 240 cm, for a total of 3.4 m <2> for each face.

Ogni faccia degli elementi era costituita da una lamiera stampata, fatta di titanio per quella anodica e nichel per quella catodica, con proiezioni troncoconiche aventi diametro di base uguale a 10 cm, diametro della parte piana uguale a 2 cm ed altezza pari a 2,5 cm. La distanza fra i centri delle proiezioni tronco-coniche, disposte secondo una maglia esagonale centrata, era di 11 cm. Gli inserti conduttivi saldati alle proiezioni tronco-coniche erano costituiti da cilindretti in acciaio al carbonio. Each face of the elements was made up of a stamped sheet, made of titanium for the anodic one and nickel for the cathodic one, with truncated cone projections having a base diameter equal to 10 cm, diameter of the flat part equal to 2 cm and height equal to 2.5 cm. The distance between the centers of the truncated cone projections, arranged according to a centered hexagonal mesh, was 11 cm. The conductive inserts welded to the truncated cone projections were made of carbon steel cylinders.

Ogni lamiera stampata comprendeva anche cinque depressioni, di cui due posizionate in prossimità dei due bordi verticali, aventi 5 cm di larghezza. Ogni depressione era coperta da un tegolo di uguale larghezza in modo da creare un canale discendente. In uno dei canali discendenti laterali era posizionato un tubo di scarico avente diametro di 3 cm, destinato a permettere l'uscita delle fasi liquida e gassosa (rispettivamente soda caustica e idrogeno per la faccia catodica e salamoia diluita e cloro per la faccia anodica di ogni elemento). Le due facce degli elementi comprendevano inoltre un deflettore situato lungo il bordo della flangia perimetrale superiore avente lunghezza uguale a quella dell'elemento e altezza uguale a 10 cm. Lo spazio disponibile per il passaggio della miscela liquido-gas fra bordo superiore del deflettore e bordo della flangia era di 1 cm. La faccia anodica degli elementi era dotata di una lamiera di titanio espansa a formare una rete a maglie esagonali spesse 0,1 cm, ciascuna maglia avente altezza uguale a 0,3 cm e lunghezza di 0,6 cm. La rete era provvista di un film elettrocatalitico per l'evoluzione di cloro, costituito da un ossido misto di titanio, iridio, rutenio, applicato secondo le indicazioni del brevetto U.S.A. 3,948,751, Esempio 3. Each printed sheet also included five depressions, two of which positioned near the two vertical edges, having a width of 5 cm. Each depression was covered by a tile of equal width in order to create a descending channel. In one of the lateral descending channels was positioned a discharge pipe with a diameter of 3 cm, intended to allow the exit of the liquid and gaseous phases (respectively caustic soda and hydrogen for the cathode side and dilute brine and chlorine for the anodic side of each element). The two faces of the elements also included a deflector located along the edge of the upper perimeter flange having a length equal to that of the element and a height equal to 10 cm. The space available for the passage of the liquid-gas mixture between the upper edge of the deflector and the edge of the flange was 1 cm. The anodic face of the elements was equipped with an expanded titanium sheet to form a 0.1 cm thick hexagonal mesh, each mesh having a height of 0.3 cm and a length of 0.6 cm. The mesh was provided with an electrocatalytic film for the evolution of chlorine, consisting of a mixed oxide of titanium, iridium, ruthenium, applied according to the indications of the U.S. patent. 3,948,751, Example 3.

Alla faccia catodica degli elementi era fissata una lamiera espansa di nichel avente spessore di 0,05 cm, con maglie a forma romboidale con lunghezza e altezza pari a 0,6 e 0,3 cm rispettivamente. La rete espansa era sagomata per pressatura a freddo in modo da formare bugnature con diametro di 10 cm e altezza 0,2 cm. La lamiera espansa era inoltre provvista di un film elettrocatalitico per l'evoluzione di idrogeno costituito da una miscela di ossidi di nichel e rutenio applicati come descritto nel brevetto U.S. 4,970,094, Esempio 1. La rete era fissata alla faccia catodica saldando le parti piane comprese fra le bugnature alla superficie piana delle proiezioni tronco-coniche. L'elettrolizzatore costituito assemblando gli elementi è stato fatto funzionare ottenendo i seguenti risultati: An expanded nickel sheet with a thickness of 0.05 cm, with rhomboid-shaped meshes with length and height equal to 0.6 and 0.3 cm respectively, was fixed to the cathodic face of the elements. The expanded net was shaped by cold pressing to form bosses with a diameter of 10 cm and a height of 0.2 cm. The expanded sheet was also provided with an electrocatalytic film for the evolution of hydrogen consisting of a mixture of nickel and ruthenium oxides applied as described in U.S. Pat. 4,970,094, Example 1. The mesh was fixed to the cathodic face by welding the flat parts between the bosses to the flat surface of the truncated cone projections. The electrolyser constituted by assembling the elements was made to work obtaining the following results:

• portata di riciclo dell'anolita attraverso i cinque canali discendenti ricavati sulle facce anodiche : 2,3 e 2,8 m<3>/ora/m<2 >di membrana, rispettivamente a 5 e 8 kA/m<2>. • recycling rate of the anolyte through the five descending channels obtained on the anodic faces: 2.3 and 2.8 m <3> / hour / m <2> of membrane, respectively at 5 and 8 kA / m <2>.

• portata di riciclo del catolita attraverso i cinque canali discendenti ricavati sulle facce catodiche : 2 e 2,4 m<3>/ora/m<z >di membrana, rispettivamente a 5 e 8 kA/m<2>. • catholyte recycling rate through the five descending channels obtained on the cathode faces: 2 and 2.4 m <3> / hour / m <z> of membrane, respectively at 5 and 8 kA / m <2>.

• deviazione della concentrazione dell'anolita rispetto al valore medio di 210 grammi per litro (gpl) : ± 3 gpl. Questi dati erano ottenuti prelevando quantità di liquido attraverso opportune prese campioni di cui gli elementi erano dotati. • deviation of the anolyte concentration with respect to the average value of 210 grams per liter (LPG): ± 3 LPG. These data were obtained by taking quantities of liquid through appropriate samples taken with which the elements were equipped.

• deviazioni della concentrazione della soda caustica rispetto al valore medio di 32% : ± 0,2%. • deviations of the caustic soda concentration with respect to the average value of 32%: ± 0.2%.

• deviazione della temperatura rispetto al valore medio di 90°C : 1 , -2°C. • consumi energetici : 2080 e 2280 kWh/ton di soda caustica prodotta, rispettivamente a 4 e 6 kA/m<2>. Questi consumi derivano da tensioni per celle elementari pari rispettivamente a 3,00 e 3,28 Volt, con rendimenti faradici di 96,5. • deviation of the temperature with respect to the average value of 90 ° C: 1, -2 ° C. • energy consumption: 2080 and 2280 kWh / ton of caustic soda produced, respectively at 4 and 6 kA / m <2>. These consumptions derive from voltages for elementary cells equal to 3.00 and 3.28 Volts respectively, with faradic yields of 96.5.

Claims

CLAIMS 1. Ion exchange membrane electrolyser for the electrolysis of aqueous solutions of electrolytes, consisting of a plurality of elementary cells, each elementary cell being delimited by a pair of elements and by a pair of peripheral seals with an ion exchange membrane interposed , each of said elements comprising: • a pair of sheets equipped with a peripheral flange suitable for housing the peripheral gaskets • a support frame interposed between the flanges of the two sheets • conductive inserts for the electrical connection between each projection of a sheet and the corresponding projection of the other sheet • tiles to form descending channels • a deflector placed in the upper part of each sheet near but not in contact with the internal edge of the perimeter flange and provided with connection holes with each depression equipped with a tile • a distributor for feeding the aqueous solutions of electrolytes arranged in the lower part of each sheet along the internal edge of the perimeter flange • a vertical descending tube for the discharge of exhausted aqueous solutions of electrolytes and electrolysis products • an expanded network provided with an electrocatalytic film for the electrochemical reactions. each of said elements characterized in that it comprises supports inserted between said pair of sheets and said expanded meshes.

2. The electrolyser of claim 1 characterized in that the pair of sheets is provided with a plurality of projections having a flat surface as a top and that said supports are fixed on said flat surface.

3. The electrolyser of claim 1 characterized by the fact that said supports have the shape of U and are provided with a surface for fixing said expanded networks.

4. The electrolyser of claim 1 characterized in that said surfaces for fixing are provided with holes.

5. The electrolyser of claim 1 characterized in that said supports are arranged according to a hexagonal mesh.

6. The electrolyser of claim 2 characterized in that said projections have a truncated conical shape.