ITRM980649A1

ITRM980649A1 - Cella elettrolitica utilizzante un elettrodo a diffusione di gas

Info

Publication number: ITRM980649A1
Application number: IT000649A
Authority: IT
Inventors: Koichi Aoki; Katsumi Hamaguchi; Yoshinori Nishiki; Takayuki Shimanune; Masashi Tanaka
Original assignee: Permelec Electrode Ltd
Priority date: 1997-10-16
Filing date: 1998-10-15
Publication date: 2000-04-15
Also published as: JP3553775B2; JPH11124698A; IT1302377B1; US6117286A

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "CELLA ELETTROLITICA UTILIZZANTE UN ELETTRODO A DIFFUSIONE DI GAS".

DESCRIZIONE

CAMPO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione si riferisce a una cella .elettrolitica utilizzante un elettrodo a diffusione di gas con cui l'alimentazione può essere eseguita regolarmente. Più particolarmente questa invenzione si riferisce a una cella elettrolitica avente un catodo a diffusione di gas ossigeno che consente un'alimentazione regolare del gas e quindi è efficace nel tentativo di risparmiare una grande quantità di energia per produrre idrossido di sodio o perossido di idrogeno mediante elettrolisi.

FONDAMENTO PETI,'INVENZIONE

L'industria dell'elettrolisi rappresentata dall'elettrolisi cloro-alcalina gioca un ruolo importante come industria dei materiali. Sebbene l'industria <' >abbia un tale ruolo importante, l'elettrolisi cloro-alcalina consuma una grande quantità di energia. Inoltre a questo riguardo, i risparmi di energia costituiscono una priorità nei paesi in cui il costo dell'energia è alto come per esempio in Giappone. Per esempio lo spostamento nell'elettrolisi cloro-alcalina da-un processo al mercurio utilizzante un diaframma a un processo a membrana a scambio di ioni allo scopo di eliminare i problemi ambientali e ottenere contemporaneamente un risparmio di energia ha raggiunto risparmi di energia di circa 40% in un periodo di circa 25 anni. Tuttavia, anche questi risparmi di energia sono ancora insufficienti poiché il costo della potenza elettrica utilizzata come sorgente di energia raggiunge il 50% del costo di produzione totale. La situazione ha raggiunto lo stadio in cui ulteriori risparmi di energia non possono essere ottenuti utilizzando il processo corrente. Allo scopo di ottenere ulteriori risparmi di energia è necessario un cambiamento drastico utilizzando per esempio reazioni di elettrodo differenti da quelli convenzionali. Un esempio di ciò è l'impiego di un elettrodo a diffusione di gas che viene utilizzato nelle celle a combustile, ecc. Questo è il più fattibile tra i mezzi correntemente conosciuti e fornisce considerevoli risparmi di energia.

Gli elettrodi a diffusione di gas sono caratterizzati per avere la proprietà di consentire che un gas in qualità di reagente venga alimentato facilmente sulle superfici di elettrodo e tali elettrodi sono stati sviluppati per impiego in celle a combustile, ecc. Recentemente sono state avviate indagini sull'utilizzazione degli elettrodi a diffusione di gas nell'elettrolisi industriale. Per esempio <'>in un apparecchio per la produzione in sito di perossido di idrogeno,- è stato utilizzato un elettrodo a diffusione di gas come catodo idrofobo per realizzare una reazione a riduzione di ossigeno (vedi "Industriai Electrochemistry" (2* edizione) pp. 279-, 1991). Nella produzione di alcali e in vari processi di <— >recupero, gli elettrodi a diffusione di gas vengono utilizzati per eseguire l'ossidazione anodica di idrogeno o una riduzione catodica di ossigeno. Ciò avviene al posto della generazione di ossigeno all'anodo o nella -generazione di idrogeno al catodo come reazione di contro elettrodo in modo da diminuire il consumo di energia. È stato riportato che l'impiego di un anodo di idrogeno come contro elettrodo nel recupero di un metallo, per esempio raccolta di zinco, o nella placcatura a zinco è efficace per ottenere la depolarizzazione.

Tuttavia questi sistemi elettrolitici industriali sono vantaggiosi in quanto gli elettrodi non hanno una sufficiente vita operativa o una sufficiente prestazione. Ciò è dovuto alla composizione della soluzione o del gas oppure le condizioni operative sono complesse in confronto al caso di celle a combustibile.

Un esempio di un procedimento per produrre idrossido di sodio mediante elettrolisi di cloruro di sodio viene illustrato di seguito._L'idrossido di- sodio e il cloro,- che sono entrambi sostanze importanti per impiego come materiali di partenza industriali, vengono prodotti principalmente mediante elettrolisi di cloruro di sodio. Come descritto prima questo processo elettrolitico è stato commutato nel processo a membrana a scambio di ioni che utilizza una membrana a scambio di ioni come diaframma e un catodo attivato avente una bassa sovratensione. Utilizzando la membrana a scambio di ioni il valore di consumo di energia elettrica di produzione di idrossido di sodio è stato ridotto a 2.000 kWh per tonnellata di idrossido di sodio. Quando viene realizzata una reazione di riduzione di ossigeno che non comporta generazione di idrogeno invece della generazione di idrogeno al catodo nei processi convenzionali, la tensione di decomposizione teorica diminuisce da 2.19 V, che è il valore convenzionale, a 0.96 V. Cioè una diminuzione nella .tensione di decomposizione teorica di 1.23 V è possibile e ci si attende grandi risparmi di energia.

Allo scopo di realizzare industrialmente questo nuovo procedimento -è indispensabile sviluppare un catodo a diffusione di gas ossigeno (un catodo a diffusione di gas per cui l'ossigeno viene utilizzato come gas di alimentazione) avente una alta prestazione e che presenta una sufficiente stabilità nel sistema elettrolitico prima descritto.

La Figura 1 mostra una vista schematica di una cella elettrolitica per elettrolisi di cloruro di sodio che utilizza un catodo a diffusione di gas ossigeno del tipo più comune che viene utilizzata correntemente. —

Questa cella elettrolitica 1 è suddivisa in una camera di anodo 3 e in una camera di catodo 4 con una membrana a scambio di cationi 2, e la camera di catodo 4 è suddivisa in una camera di soluzione 6 e in una camera dì gas 7 con un catodo a diffusione di gas ossigeno 5. Il gas ossigeno come materiale di partenza viene alimentato dal lato della camera di gas 7 sul lato della fase gassosa del catodo a diffusione di gas ossigeno 5. Il gas ossigeno si diffonde attraverso il catodo a diffusione di gas ossigeno 5 e reagisce con l'acqua nello strato catalittico .entro il catodo 5 per generare idrossido di sodio. Di conseguenza il catodo util-izzato in questo processo elettrolitico deve essere un elettrodi a diffusione di gas del tipo cosiddetto a separazione gas/liquido, che è sufficientemente permeabile all'ossigeno-soltanto e impedisce che l'idrossido di sodio si muova dalla camera di soluzione verso la camera di gas attraverso l'elettrodo. I catodi<c>a diffusione di gas ossigeno che sono stati proposti finora come elettrodi per elettrolisi di cloruro di sodio che soddisfano i requisiti suddetti sono per la maggior parte elettrodi a diffusione di gas prodotti mescolando una polvere di carbonio con PTFE, stampando il miscuglio in un foglio in modo da ottenere una base di elettrodo, e depositando un catalizzatore, per esempio, argento o platino, sulla base.

Nell'elettrolisi di cloruro di sodio convenzionale le reazioni anodiche e catodiche sono come segue e la tensione di decompressione teorica è di 2.19 V.

Quando la suddetta elettrolisi viene eseguita alimentando l'ossigeno sul catodo, l'idrogeno viene consumato dall'ossigeno fornito alla cella elettrolitica, col risultato della seguente reazione catodica.

Pertanto è possibile teoricamente una riduzione di consumo di energia di 1.23 V e anche in un campo di densità di corrente pratico è possibile una riduzione di circa 0.8 V. Cioè sono possibili teoricamente risparmi di 700 kWh per tonnellata di idrossido di sodio. Sebbene le indagini sull'impiego pratico degli elettrodi a diffusione di gas per elettrolisi di cloruro di sodio siano state fatte sin dal lontano 1980 dal punto di vista di tali risparmi di energia, questi tipi di elettrodi hanno i seguenti inconvenienti.

(1) Il carbonio utilizzato come materiale di elettrodo si deteriora facilmente alle alte temperature in presenza di idrossido di sodio e ossigeno in modo tale da peggiorare considerevolmente la prestazione di elettrodo.

(2) Con un aumento della pressione di liquido e del peggioramento di elettrodo, diventa difficile impedire che l'idrossido di sodio così generato si disperda nella camera di gas.

(3) E' difficile fabbricare un elettrodo avente una dimensione necessaria per l'impiego pratico (1 mm<2 >o maggiore).

(4) Sebbene la pressione all'interno della cella vari con l'altezza è difficile ottenere una distribuzione di pressione di gas ossigeno che viene fornito alla cella elettrolitica che compensa la variazione di pressione.

(5) Esiste una perdita di resistenza di soluzione a causa del -catolita, ed è necessaria l'energia per agitare la soluzione.

(6) Per un impiego pratico dell'elettrodo le attrezzature elettrolitiche esistenti debbono essere considerevolmente modificate.

(7) Se viene utilizzata l'aria come gas contenente .ossigeno, la capacità di diffusione di gas dell'elettrodo risulta ridotta. Ciò è dovuto al fatto che il diossido di carbonio contenuto nell'a-ria reagisce-con l'idrossido di sodio in modo da depositare carbonato di sodio sulle pareti dei pori dell'elettrodo a diffusione di gas.

Un processo elettrolitico che elimina questi problemi è il processo elettrolitico a interspazio nullo che utilizza la cella elettrolitica mostrata in Figura 2. Questo processo elettrolitico è caratterizzato dal fatto che la cella elettrolitica 8 ha un catodo a diffusione di gas ossigeno 9 e una membrana a scambio di ioni 10 che sono a contatto intimo uno con l'altro in modo da omettere così la camera di soluzione mostrata in Figura 1. Il gas ossigeno e l'acqua vengono alimentati come materiali di partenza e l'idrossido di sodio viene recuperato come prodotto di reazione dallo stesso lato.

Questo processo elettrolitico è senza dispersione di gas dalla camera di soluzione nella camera di gas. Quindi il suddetto problema (2) risulta eliminato. Inoltre, poiché la cella elettrolitica ha una-struttura per cui l'elettrodo è a contatto intimo con la membrana a scambio di ioni, le attrezzature elettrolitiche per il processo a membrana a scambio di ioni convenzionale possono essere utilizzate senza necessità di -modifiche considerevoli. Quindi i problemi suddetti (5) e (6) vengono, anche eliminati.

I criteri di prestazione richiesti dei catodi a diffusione di gas ossigeno adatti per l'impiego in questo processo elettrolitico sono i seguenti: alta permeabilità ai gas; alta idrofobicità<' >che è necessaria per evitare il bagnamento con idrossido di sodio; e alta permeabilità necessaria perché l' idrossido di sodio si sposti entro l'elettrodo. Per ottenere questi requisiti il catodo a diffusione di gas ossigeno prima descritto è realizzato con un metallo avente una capacità di durata, per esempio, nichel o argento. Quindi il suddetto problema (1)_ risulta eliminato e può essere attesa un'elettrolisi di lungo termine.

Inoltre, poiché l'idrossido di sodio che viene recuperato in questo processo elettrolitico penetra attraverso il catodo sul lato di alimentazione di ossigeno, la suddivisione in una camera di soluzione e in una camera di gas con un catodo come nei processi convenzionali non è necessaria. Di conseguenza non sorge nessun problema, anche quando il liquido passa attraverso l'elettrodo e l'ingrandimento dell'elettrodo si può pensare che sia relativamente facile per eliminare il problema (3). Poiché la -cella elettrolitica non ha una camera di soluzione e quindi non subisce nessuna variazione di pressione di liquido nella direzione dell'altezza, la cella è naturalmente esente dal problema (4). Inoltre, poiché l'idrossido. di sodio così prodotto si. sposta necessariamente attraverso l'elettrodo sul lato di alimentazione di ossigeno, è meno probabile che si verifichi il problema (7).

Come descritto prima sono stati fatti tentativi a intermittenza per applicare gli elettrodi a diffusione di gas a sistemi elettrolitici industriali e questi tentativi hanno avuto successo nel realizzare vari miglioramenti e nel fornire .risultati desiderabili. Tuttavia nel caso in cui debba essere utilizzata una cella elettrolitica esistente avente un'altezza larga 1 m, anche un elettrodi a diffusione di gas avente la struttura descritta prima non può fornire una sua prestazione elettrolitica intrinseca. Cioè l'alimentazione del gas è impedita. Ciò è dovuto al fatto che la soluzione alcalina che si sposta verso il lato di alimentazione di ossigeno e anche il liquido che si è spostato per gravità nella direzione dell'altezza risiedono entro l'elettrodo.

SOMMARIO DELL'INVENZIONE

Pertanto uno scopo della presente invenzione è fornire una cella elettrolitica utilizzante un elettrodo a diffusione di gas che elimina il problema di un'alimentazione irregolare di gas sulla superficie del catodo come viene incontrato nelle tecniche antecedenti, utilizzando un elettrodo a diffusione di gas, specificamente, l'elettrolisi di tipo a interspazio nullo di cloruro di sodio o l'elettrolisi di tipo a interspazio nullo per la produzióne di perossido di idrogeno in cui un elettrodo a diffusione di gas ossigeno disposto a contatto intimo con la membrana a scambio di ioni viene utilizzato per eseguire l'elettrolisi, e la quale cella elettrolitica è in grado di ottenere idrossido di sodio, perossido di sodio, con una bassa tensione elettrolitica.

La presente invenzione risolve i suddetti problemi della tecnica antecedente fornendo una cella elettrolitica utilizzante un elettrodo a diffusione di gas che comprende una membrana a scambio di ioni che suddivide la cella elettrolitica in una camera di anodo comprendente un elettrodo di anodo e una camera di catodo comprendente un catodo a diffusione di gas ossigeno come elettrodo a diffusione di gas, detta cella elettrolitica comprendendo inoltre un materiale idrofilo permeabile ai liquidi interposto tra la membrana a scambio di ioni e il catodo a diffusione di gas ossigeno.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La Figura 1 è una vista schematica illustrante un esempio di una cella elettrolitica convenzionale per elettrolisi di cloruro di sodio.

La Figura 2 è una vista schematica illustrante un altro esempio di una cella elettrolitica convenzionale per elettrolisi di cloruro di sodio.

La Figura 3 è una vista in se.zione verticale illustrante una realizzazione della cella elettrolitica per elettrolisi di cloruro di sodio utilizzante un catodo a diffusione di gas ossigeno secondo la presente invenzione.

Le Figure 4(a) e 4(b) sono viste in sezione verticale illustranti un'altra realizzazione della cella elettrolitica per elettrolisi .di cloruro di sodio utilizzante un catodo a diffusione di gas ossigeno secondo la presente invenzione.

La Figura 4(a) mostra .un-esempio contenente un catodo costituito da due o più parti, e la Figura 4(b) mostra un esempio contenente un catodo avente una o più fenditure formate su di esso.

Nei disegni, 11 è un corpo principale di cella elettrolitica, e 12 è una membrana a scambio - di ioni, 13 è un'altra camera, 14 è una camera di catodo, 15 è un anodo insolubile, e 16 è un materiale idrofilo, 17 è un catodo a diffusione di gas ossigeno e 18 è un collettore.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE

L'applicazione dei catodi a diffusione di gas ossigeno a elettrolisi industriali, per esempio, elettrolisi di cloruro di sodio, è nota e sono state riportate delle relazioni su di essa. Nelle celle elettrolitiche del tipo in cui la camera di catodo è suddivisa in una camera di soluzione e in una camera di gas contenente un catodo a diffusione di gas ossigeno, la resistenza di liquido causata dal liquido presente tra la membrana a scambio di ioni e il catodo è troppo alta per essere trascurata.

L'elettrolisi di tipo a interspazio nullo, in cui la membrana a scambio di ioni -è a contatto intimo con il catodo, è una tecnica che è stata sviluppata per ridurre la resistenza di liquido. Nel caso di elettrolisi di cloruro di sodio, per esempio, la reazione catodica prima menzionata rappresentata da 2H2O 2e —> 40H<- >+ H2 avviene tra nell'interfaccia tra la.membrana a scambio di ioni e<" >il catodo, e l'idrossido di sodio così generato penetra come -soluzione attraverso il catodo a diffusione di gas ossigeno e viene rimosso tra il lato della fase gassosa del catodo. Poiché la direzione di flusso dell'rtdrossido di sodio è opposta a quella del gas contenente ossigeno in questo caso, la soluzione si accumula nell'elettrodo a diffusione di ossigeno oppure la velocità di alimentazione del gas diventa bassa.

È noto che l'aumento della tensione elettrolitica con l'aumentare della densità di corrente nel caso in cui viene utilizzato un catodo a diffusione di gas ossigeno per elettrolisi di cloruro di sodio, per esempio, è da 1.5 a 2 volte quella nel caso in cui viene utilizzato un elettrodo di generazione di gas per elettrolisi di cloruro di sodio. Questo effetto si pensa sia dovuto alle caratteristiche dei catodi a diffusione di gas ossigeno. Cioè è stato trovato che le cause principali di esso sono attribuibili non ai tipi di reazione ma alla sovratensione dovuta a mot-ivi diversi dalle reazioni di elettrodo. Una delle cause dell'aumento di sovratensione è l'insufficienza di alimentazione di gas nel catodo a diffusione di gas ossigeno. Nel caso di elettrolisi di cloruro di sodio, per esempio, è noto che l'impiego di aria come gas di alimentazione si traduce in una sovratensione più alta di circa 200 mV rispetto a quella risultante dall'impiego di ossigeno puro come gas di alimentazione. Sebbene l'aumento della quantità di alimentazione di gas si traduca in una sovratensione ridotta, una quantità di alimentazione di gas aumentata rende difficile rimuovere il prodotto di reazione con un risultato finale di un'alimentazione di gas irregolare.

Un altro scopo della presente invenzione è fornire una cella elettrolitica da cui una soluzione contenente il prodotto di reazione possa essere rimossa regolarmente e in cui un gas contenente ossigeno possa essere alimentato regolarmente. Ottenendo questi obiettivi può essere realizzata una cella elettrolitica industriale utilizzando un catodo a diffusione di gas ossigeno.

La cella elettrolitica della presente invenzione che è un miglioramento della cella di tipo a interspazio nullo contenente una membrana a scambio di ioni e un catodo a diffusione di gas ossigeno disposti a intimo contatto uno con l'altro è caratterizzata dal fatto che un materiale idrofilo permeabile ai liquidi è disposto tra la membrana a scambio di ioni e il catodo a diffusione -di gas ossigeno. Questo materiale idrofilo permeabile ai liquidi consente che una parte o tutta la soluzione di idrossido di sodio e di perossido di idrogeno che è stata generata nella membrana a scambio di ioni attraversi quest'ultima e consenta che la soluzione venga rimossa dalla camera di catodo attraverso la periferia, in particolare una -sua parte inferiore. Cioè <' >il materiale permeabile ai liquidi riduce il tempo in cui la soluzione rimane tra la membrana a scambio di ioni e il catodo a diffusione di gas ossigeno.

Ciò a sua volta consente che il gas contènte ossigeno venga alimentato regolarmente sul catodo a diffusione di gas ossigeno dal suo lato posteriore. Di conseguenza, secondo la presente invenzione, l'estrazione regolare di una soluzione del prodotto di reazione e l'alimentazione regolare del gas ossigeno,. che sono operazioni in direzioni differenti, possono essere eseguite con -un rendimento massimo in modo da ottenere una tensione elettrolitica più bassa che in un apparecchio convenzionale. Così la presente invenzione consente l'applicazione dei catodi a diffusione di gas ossigeno nell'elettrolisi industriale.

Dal punto di vista della resistenza di liquido e della tensione di elettrolisi, un materiale idrofilo permeabile ai liquidi non potrebbe essere interposto tra la membrana a scambio di ioni e il catodo a diffusione di gas ossigeno. Tuttavia, eccetto per il caso in cui la membrana a scambio di ioni venga utilizzata come un elettrolita solido come nell'elettrolisi di acqua pura, non esiste nessuna necessità di disporre la membrana a scambio di ioni in modo da essere a contatto intimo con il catodo. Tuttavia i presentì inventori hanno scoperto in modo sorprendente che l'interposizione del materiale idrofilo permeabile ai liquidi fornisce un effetto diverso che compensa maggiormente l'aumento nella tensione elettrolitica, cosicché il sistema elettrolitico nel suo insieme può ottenere risparmi di energia.

Cioè la presente invenzione è caratterizzata dal fatto che la soluzione viene rimossa attraverso un materiale idrofilo permeabile ai liquidi per ottenere così un'alimentazione regolare di gas e quindi ridurre la tensione elettrolitica di un valore non minore dell'aumento risultante dall'interposizione del materiale idrofilo permeabile ai liquidi. Così il sistema elettrolitico nel suo insieme ottiene risparmi di energia .

Se il materiale idrofilo permeabile ai liquidi è uno strato liquido continuo, questo strato liquido ha, lungo la direzione dell'altezza, un gradiente di pressione imposto sul catodo di diffusione di gas ossigeno, e questo gradiente di pressione può essere l'ostacolo di dimensione. Nella presente invenzione tuttavia il catodo a diffusione di gas ossigeno non subisce una variazione di pressione nella direzione dell'altezza. Ciò è dovuto al fatto che la camera di catodo non ha nessuna camera di soluzione e la pressione di gas medesima,viene quindi applicata sul lato posteriore intero del catodo a diffusione di gas ossigeno. Inoltre una soluzione del prodotto di reazione viene rimossa sostanzialmente in forma di goccioline dal materiale idrofilo permeabile ai-liquidi, ed è giusto considerare che il liquido presente entro il materiale idrofilo permeabile ai liquidi non costituisce uno strato continuo di liquido ma piuttosto una pellicola liquida discontinua.

Il catodo a diffusione di gas. ossigeno per impiego nella presente invenzione può avere le caratteristiche dei catodi- a diffusione di -gas ossigeno convenzionali. Per esempio una garza, una polvere sinterizzata, una fibra metallica sinterizzata, un oggetto espanso, ecc., realizzato con un materiale resistente alla corrosione come per esempio titanio, niobio, tantalio, acciaio inossidabile, nichel, zirconio, carbonio o argento possono essere utilizzati come substrato di elettrodo, facoltativamente dopo che sono stati lavati in un pre-trattamento. Si preferisce impartire una porosità moderata e una elettroconduttività a questo substrato di elettrodo in modo da condurre regolarmente l'alimentazione e la rimozione della corrente elettrica e anche del gas e del liquido.

Uno strato catalizzatore viene formato .preferibilmente sulla superficie del substrato di elettrodo. Il catalizzatore può essere realizzato con un metallo come per esempio platino, palladio, rutenio-, irridio, rame, argento, cobalto o piombo oppure un ossido di .uno qualunque di questi metalli. Uno strato del catalizzatore può essere formato mescolando una polvere di materiale catalittico con un legante, per esempio, resina fluorurata- e un solvente, per esempio nafta, depositando la pasta risultante sul substrato e solidificando il deposito o applicando una soluzione di un sale di un metallo catalitico sulla superficie di substrato e bruciando il rivestimento, o sottoponendo il substrato a elettroplaccatura nella soluzione salina o a placcatura senza elettrodo nella soluzione salina in presenza di un agente riducente.

Allo scopo di consentire che il gas reagentesi muova velocemente un materiale idrofobo viene depositato preferibilmente in modo disperso sul substrato di elettrodo o su un collettore.

Desiderabilmente gli esempi del materiale idrofobo comprendono fluoruro di pece, floruro di grafite, e resine florurate. In particolare, nel caso di utilizzazione di resine fluorurate il riscaldamento viene realizzato preferibilmente a una temperatura compresa tra 200 e 400°C allo scopo di ottenere anche una prestazione soddisfacente. Le sostanze fluorurate vengono utilizzate preferibilmente in polvere. avente un diametro di particella compreso tra 0.005 e 100 μτη. Il substrato di elettrodo così trattato possiede preferibilmente aree idrofobe e aree idrofile, ciascuna delle quali è continua lungo una direzione di una sezione dell'elettrodo.

Dal punto di vista della resistenza -di corrosione e dell'economia il substrato di elettrodo viene placcato desiderabilmente con un metallo nobile, specialmente argento. Un bagno di placcatura di argento idrofobo viene preparato per esempio preparando una soluzione acquosa di 10-50 g/1 di tiocianuro di argento e 200-400 g/1 di tiocianuro di_ potassio, e aggiungendo ad esse particelle di PTFE e un tensioattivo in quantità di 10-200 g/1 e rispettivamente 10-200 g/(g/PTFE). L'elettrodeposizione viene eseguita con una agitazione adeguata a temperatura ambiente e una densità di corrente da 0.2 a 2 A/dm<2>. Quando il deposito ha uno spessore da 1 a 3 00 μπι, il substrato di elettrodo presenta una idrofobicità soddisfacente e una resistenza soddisfacente alla corrosione. Dopo .placcatura il substrato viene lavato preferibilmente sufficientemente con acetone, ecc.

Il materiale idrofilo interposto tra la membrana a scambio di ioni e il catodo a diffusione di gas nella presente invenzione è preferibilmente una struttura porosa comprendente un metallo resistente alla corrosione o una resina. Questo materiale idrofilo non deve avere elettroconduttività poiché esso non contribuisce al movimento degli elettroni. Esempi di materiale idrofilo comprendono carbonio, ceramiche come per esempio ossido di zirconio e carburo dì silicio, resine idrofilizzate come per esempio PTFE ed EEP, metalli come per esempio nichel, acciaio inossidabile e argento e leghe di tali metalli. Il materiale idrofilo è preferibilmente sotto forma di un foglio avente uno spessore da 0.01 a 10 mm. Poiché il materiale idrofilo è interposto tra la membrana e il catodo esso è preferibilmente un materiale elastico che, quando è presente una pressione irregolare, si deforma per assorbire la pressione. Inoltre _ il materiale idrofilo viene realizzato preferibilmente con un tale materiale e ha una struttura che può contenere un catolita. Esempi di tali strutture comprendono reti, tessuti intessuti, tessuti non intessuti e oggetti espansi. Particolarmente preferita è una piastra sinterizzata ottenuta miscelando un materiale di partenza in polvere con. un agente di formazione di pori e uno qualunque di vari leganti, stampando la miscela in foglio, rimuovendo l'agente di formazione di pori con un solvente e quindi sinterizzando il foglio, oppure una struttura costituita da tali piastre sinterizzate sovrapposte una all'altra. Un campo appropriato del diametro dei pori di questo materiale idrofilo va da 0.01 a 10 mm.

In una realizzazione preferita il materiale idrofilo è interposto tra la membrana a scambio di ioni e un catodo a diffusione di gas ossigeno mediante interposizione del materiale idrofilo tra la membrana a scambio di ioni e il catodo e unendo questi elementi applicando ad essi una pressione da circa 0.1 a 30 kgf/cm<2>, che corrisponde alla differenza di pressione di acqua dovuta all'altezza della anolita. È anche possibile formare un materiale idrofilo sulla superficie dal lato della membrana del catodo o sulla superficie dal lato del catodo della membrana a scambio di ioni, prima che la membrana a scambio di ioni e il catodo vengano portati a contatto intimo uno con l'altro e disposti in una posizione predeterminata.

Nel caso in cui la cella elettrolitica della presente invenzione venga utilizzata per elettrolisi di cloruro di sodio, la membrana a scambio di ioni comprende preferibilmente una membrana di resina fluorurata dal punto di vista della resistenza alla corrosione. L'anodo è preferibilmente un elettrodo di titanio insolubile ordinario detto DSA. Tuttavia possono essere utilizzati altri elettrodi.

Le condizioni di elettrolisi comprendono per esempio una temperatura da 60 a 90°C e una densità di corrente da 10 a 100 A/dm^. Se è desiderato ed è necessario, il gas di alimentazione contenente ossigeno, viene umidificato. In un metodo di umidificazione un umidificatore riscaldato da 70 a 95°C è disposto a un ingresso di una cella elettrolitica, e il gas contenente ossigeno viene fatto passare attraverso l'umidificatore per controllare così la sua umidità. In vista della prestazione delle membrane disponibili commercialmente, il gas contenete ossigeno non deve essere modificato e quando la concentrazione dell'anolita viene regolata a 200 g/1 o ad un valore inferiore, specialmente a 170 g/1 è un valore inferiore. Sebbene la concentrazione dell'idrossido di sodio-risultante dall'elettrolisi sia desiderabilmente compresa tra 25 e 40% in peso, essa viene determinata principalmente dalla prestazione della membrana a scambio di ioni che è stata scelta.

Quando la cella elettrolitica della presente invenzione viene utilizzata per eseguire l'elettrolisi di cloruro di sodio, l'idrossido di sodio si genera principalmente attorno alla superficie del catodo a diffusione di gas ossigeno che è di fronte alla membrana a scambio di ioni, e questo idrossido di sodio può essere estratto attraverso il materiale idrofilo, cioè, senza passare attraverso il catodo a diffusione di _gas ossigeno. Se il materiale idrofilo utilizzato in questa elettrolisi è sotto forma di foglio, l'idrossido di sodio non può essere estratto finche esso non raggiunge il bordo del foglio. In questo caso una quantità relativamente grande di tempo può essere necessaria prima che l'idrossido di sodio venga estratto. Questo problema può essere eliminato nella presente ■invenzione con i seguenti mezzi . Per esempio il foglio viene suddiviso in due o più elementi. -Viene utilizzato un catodo a diffusione di gas avente una o più fenditure o guide aventi una larghezza per -esempio da 1 a 5-mm e.gli elementi in foglio vengono disposti in modo che essi si estendano rispettivamente attraverso questi spazi e una estremità di un elemento in foglio raggiunge il lato posteriore dell'elettrodo. Queste strutture consentono che l'idrossido di sodio così generato venga estratto dall'interfaccia tra la membrana a scambio di ioni e il catodo a diffusione di gas ossigeno in un periodo di tempo breve senza raggiungere il bordo del foglio.

La Figura 3 è una vista in sezione verticale illustrante una realizzazione della cella elettrolitica per elettrolisi di cloruro di sodio utilizzante un catodo a diffusione di gas ossigeno secondo la presente invenzione.

Il corpo principale di cella elettrolitica 11 è suddiviso in una camera di anodo 13 e in una camera di catodo 14 con una membrana a scambio di ioni 12. Là cella ha un anodo insolubile 15 a forma di maglia a contatto intimo con la membrana a scambio di ioni 12 sul suo lato di camera di anodo 13 e ha un materiale idrofilo a forma di foglia 16 a contatto intimo con la membrana a scambio di ioni <■>12 sul suo lato di camera di catodo 14. La cella possiede inoltre un catodo a diffusione di gas ossigeno permeabile ai liquidi 17 a contatto intimo con il materiale idrofilo 16 sul suo lato di camera di catodo. Un collettore di catodo a forma di maglia 18 è collegato al catodo a diffusione di gas ossigeno 17 in modo che l'elettricità venga fornita attraverso il. collettore 18.

Il numero 19 indica un anolita (soluzione di cloruro di sodio acquosa satura) formato in ingresso in una parte di parete laterale vicino al fondo della camera di anodo; 20 indica un'uscita per l'anolita (soluzione acquosa di cloruro di sodio non reagito) e gas cloro formato in una parte di parete laterale vicino alla sommità della camera di anodo; 21 indica un ingresso per un gas contenente ossigeno (umidificato) formato in una parte di parete laterale vicino alla sommità della camera di catodo; e 22 indica un'uscita per l'idrossido di sodio e l'ossigeno in eccesso formato in una parte di parete laterale vicino al fondo della camera di catodo.

Quando la corrente viene fatta passare attraverso gli elettrodi 15 e 16 di questa cella elettrolitica 11 alimentando la soluzione di cloruro di sodio acquosa satura come -anolita nella camera di anodo 13 e alimentando un gas contenente ossigeno umidificato, per esempio, ossigeno puro o aria, sulla camera di catodo 14, viene generato idrossido di sodio sulla superficie della membrana a scambio di ioni 12 che è di fronte alla camera di catodo 14. In una cella elettrolitica ordinaria questo idrossido di sodio passa come soluzione acquosa attraverso il catodo a d-iffusione di gas ossigeno e quindi raggiunge la sua superficie sul lato della camera di catodo. Nella cella elettrolitica 11 mostrato in Figura 3 tuttavia il materiale idrofilo 16 è presente tra la membrana a scambio di ioni 12 e l'elettrodo a diffusione di gas ossigeno 17. Di conseguenza la soluzione di idrossido di sodio acquosa così generata scende in -modo dispersivo specialmente a causa della gravità entro il materiale idrofilo 16, nel qual caso la soluzione incontra una resistenza di flusso inferiore rispetto al catodo 17. La soluzione raggiunge quindi il bordo inferiore del materiale idrofilo 16, scivola come goccioline sul fondo della camera di catodo 14 e viene immagazzinata in<' >esso .

Questa cella elettrolitica viene confrontata per esempio con una cella elettrolitica convenzionale come mostrato in Figura 2. Nella cella elettrolitica convenzionale mostrata -in Figura 2 la soluzione acquosa di idrossido di sodio così generata passa attraverso il catodo ■ a diffusione di gas ossigeno altamente denso e quindi rimane nell.'elettrodo per un periodo prolungato di tempo. Ciò impedisce che il gas di alimentazione contenente ossigeno passi regolarmente attraverso l'elettrodo.. Come risultato, l'alimentazione del gas, che determina la velocità di reazione, diventa insufficiente. Di conseguenza la generazione di idrossido di sodio diventa insufficiente e il rendimento di reazione diminuisce considerevolmente. Al contrario nella cella elettrolitica mostrata in Figura 3, l'estrazione della soluzione acquosa di idrossido di sodio così generata dai siti di reazione avanza in base alla dispersione della soluzione entro il materiale idrofilo avente una resistenza di flusso relativamente bassa. Quindi la soluzione rimane appena nel catodo. Dì conseguenza il gas reagente può essere fornito in modo regolare e quindi viene mantenuto un alto rendimento di reazione.

Le Figure 4(a) e 4(b) sono viste inclinate delle parti importanti· di una cella elettrolitica che è un miglioramento della cella mostrata, in Figura 3 e con cui la soluzione di idrossido di sodio acquosa così prodotta può essere rimossa più regolarmente. La Figura 4(a) mostra un esempio di un catodo costituito da due o più parti, e la Figura 4(b) mostra un esempio di un catodo avente una o più fenditure formate in esso.

Il catodo a diffusione di gas ossigeno 17amostrato in Figura 4(a) è suddiviso in elementi di catodo 17(b), e il materiale idrofilo permeabile ai liquidi 16a è anche suddiviso nello stesso numero di elementi di materiale permeabile ai liquidi 16b. Il bordo inferiore di ogni elemento di materiale permeabile ai liquidi 16b è incurvato verso i catodi 17b in modo che la parte incurvata si estende attraverso lo spazio tra i catodi adiacenti superiore ed inferiore 17b e raggiunga il suo lato posteriore in modo da formare 16c.

Quando questa cella elettrolitica viene utilizzata per eseguire l'elettrolisi, la soluzione di idrossido di sodio acquosa generata sulla superficie della membrana a scambio di ioni che è di fronte alla camera di catodo passa attraverso gli elementi di materiale idrofilo permeabile ai liquidi I6b come nel caso della cella elettrolitica mostrata in Figura 3 . Poiché il materiale permeabile ai liquidi 16b è suddiviso in sezione, la soluzione di idrossido di sodio acquosa deve soltanto spostarsi sul bordo-di ogni sezione. Cioè la soluzione si sposta attraverso ogni elemento di materiale permeabilè ai liquidi 16b sul suo bordo inferiore su distanze relativamente brevi, e quindi -scivola come goccioline da ogni elemento incurvato 16c incurvato verso i catodi 17b. Pertanto l'estrazione dì lìquido può essere eseguita<^ >più regolarmente rispetto alla cella elettrolitica mostrata in Figura 3.

La Figura 4(b) mostra un catodo 17c che non è stato suddiviso in elementi. Questo catodo 17c possiede una. o più—fenditure rettangolari 23 lunghe orizzontalmente. Il catodo che è stato suddiviso in due pre-elementi come mostrato in Figura 4 (a) necessita di alimentazione di energia rispetto a ogni elemento e questo è un inconveniente. Al contrario, quando viene utilizzato il catodo 17c avente una o più fenditure 23 e l'elemento incurvato 16c di ogni elemento di materiale permeabile ai liquidi 16b viene inserito nella fenditura corrispondente 23 e viene posizionato sul lato posteriore del catodo come mostrato in Figura 4-(b), allora -l'alimentazione di energia sul catodo può essere eseguita attraverso un singolo collettore. Quindi la costruzione mostrata in Figura 4(b) è più vantaggiosa.

La presente invenzione verrà illustrata di seguito in maggiore dettaglio con riferimento ai seguenti esempi in cui le celle elettrolitiche secondo la presente invenzione sono state utilizzate per eseguire l'elettrolisi. Tuttavia questi esempi non dovrebbero essere costruiti per limitare il campo dell'invenzione.

ESEMPIO 1

Un elemento di argento schiumoso avente uno spessore di 1 mm è stato utilizzato come substrato di catodo (area di elettrolisi proiettata, 1.25 dm^; larghezza, 5 cm; altezza, 25 cm; spessore 0.5 mm). Una sospensione preparata miscelando una polvere ultra fine di argento (500 À, fabbricata da Shinku Yakin K.K.) con una sospensione acquosa di PTFE (30J, fabbricata da Mitsui Fluorochemical Co., Ltd.) in un rapporto di 1:1 in volume è stata applicata al substrato in una quantità di 500 g/m<2>. Il rivestimento è stato bruciato a 350°C per 50 minuti in un forno elettrico.

Una maglia di nichel (spessore, 2mm; percentuale di aperture, 40%; diametro di apertura, 5 mm) che ha subito una placcatura di argento in un bagno di placcatura contenente 30 g/1 di cloruro di argento, 300 g/1 di tiocianuro di ammonio e 20 g/1 di acido borico, è stata collegata come un collettore al substrato di catodo per<' >ottenére un catodo a diffusione di gas ossigeno.

Un elettrodo dimensionalmente stabile (DSE) che era poroso ed era realizzato in titanio è stato utilizzato come anodo, ed è stato utilizzato Nafion 962 (fabbricato da E.I. du Pont de Nemours & Co.) come membrana a scambio di ioni. Un foglio in fibra sinterizzata avente un'altezza di 25 cm, una larghezza di 5 cm e uno spessore di 1 mm e costruita in argento è stata interposta come materiale idrofilo e permeabile ai liquidi tra il catodo a diffusione di gas ossigeno e la membrana a scambio di ioni. L'anodo è stato portato a contatto intimo con la membrana a scambio di ioni e il materiale idrofilo permeabile ai liquidi è stato fissato verticalmente in modo da costituire una cella elettrolitica (il materiale idrofilo permeabile ai liquidi aveva uno spessore di 0.5 mm dopo il fissaggio).

Una soluzione di cloruro di sodio acquosa satura avente una concentrazione di 180 g/1 è stata fornita come anolita a una velocità di 4 ml/min mentre ossigeno umidificato è stato fornito al catodo a diffusione di gas ossigeno con una portata di 200 ml/min che era 1.5 volte il valore teorico. L'elettrolisi è stata eseguita a una -temperatura di 90°C e con una quantità di corrente di 37.5 A controllando la concentrazione dell'idrossido di sodio. Come risultato, la tensione elettrolitica è stata di 2.10 V, ed è stata ottenuta una soluzione di idrossido di sodio di 32% in peso attraverso l'uscita di catodo con un rendimento di corrente di 96%. Questa elettrolisi è stata continuata per 80 giorni. Come risultato la tensione di elettrolisi è aumentata di 20 mV ma il rendimento di corrente-è stato mantenuto a 95%.

ESEMPIO COMPARATIVO 1

L'elettrolisi è stata eseguita nelle stesse condizioni come nell'esempio 1, eccetto il fatto che il materiale idrofilo permeabile ai liquidi interposto tra la membrana a scambio di ioni e il catodo a diffusione di gas ossigeno è stato omesso. Come risultato la tensione elettrolitica è stata di 2.35 V.

ESEMPIO 2

È stata costruita la stessa cella elettrolitica come nell'esempio ·1 eccetto il fatto che è stato utilizzato un tessuto di carbonio grafitato avente uno spessore di 1 mm (costruito da Nippon Carbon Co., Ltd.) come materiale idrofilo permeabile ai liquidi. Due fogli di questo tessuto sovrapposti uno all'altro sono stati interposti tra la membrana a scambio di ioni e il catodo a diffusione di gas ossigeno (lo strato idrofilo permeabile ai liquidi aveva uno spessore di 0.4 mm dopo il fissaggio). L'elettrolisi è stata eseguita nelle stesse condizioni come nell'esempio 1. Come risultato la tensione elettrolitica è stata di 2.15 V ed è stata ottenuta una soluzione di idrossido di sodio di 32% in peso attraverso l'uscita di catodo con un rendimento di corrente di 96%.

ESEMPIO 3

È stata utilizzata la stessa cella elettrolitica come nell'esempio 2 eccetto il fatto che la larghezza e l'altezza della cella sono state modificate rispettivamente a 10 cm e 100 cm. L'elettrolisi è-stata eseguita a una temperatura di 90°C e con una corrente di 300 A fornendo una soluzione di cloruro di sodio acquosa satura come anolita a una portata di 250 ml/min e alimentando il gas ossigeno puro umidificato sul catodo con una portata di 2 l/min, che era presente 2 volte la quantità teorica. Come risultato la tensione elettrolitica era 2.25 V ed.è stata ottenuta una soluzione di idrossido di sodio do 32% in peso attraverso l'uscita di catodo con un rendimento di corrente di 98%.

ESEMPIO COMPARATIVO 2

L'elettrolisi è stata eseguita nelle stesse condizioni come nell'esempio 3, eccetto il fatto che lo strato idrofilo permeabile ai liquidi interposto tra la membrana a scambio di ioni e il catodo a diffusione di gas ossigeno è stato omesso e che la densità di corrente è stata variata a 10 A/dm<2 >(100 A) . come risultato la tensione elettrolitica è stata di 2.4 V ed è stata osservata la generazione di gas idrogeno.

ESEMPIO.4

È stata utilizzata la stessa cella elettrolitica come nell'esempio.2, eccetto il fatto che la larghezza e l'altezza della cella sono state modificate rispettivamente a 10 cm e 100 cm. Inoltre su fenditure di.3 mm sono state formate nel tessuto di carbonio come materiale idrofilo permeabile ai liquidi con un intervallo di 20 cm, e una estremità di un tessuto è stata sospesa sul lato posteriore del catado. Una corrente di 300 A è stata fatta passare attraverso la cella elettrolitica. Come risultato la tensione elettrolitica è stata di 2.15 V.

ESEMPIO COMPARATIVO 3

L'elettrolisi è stata eseguita nelle stesse condizioni come nell'esempio 4 eccetto il fatto che lo strato idrofilo permeabile ai liquidi è stato omesso. Come risultato la tensione elettrolitica è stata di 2.35 V.

La cella elettrolitica utilizzante un elettrodi a diffusione di gas della presente invenzione è suddivisa con una membrana di scambio in una camera di anodo e una camera di catodo comprendente un catodo a diffusione di gas come elettrodo di diffusione di gas e viene utilizzata per elettrolisi alimentando un anolita e un gas catodico sulla camera di anodo e sulla camera di catodo rispettivamente. La cella elettrolitica comprende inoltre un materiale-idrofilo permeabile ai liquidi interposto tra la membrana a scambio di ioni e il catodo a diffusione di gas. Nelle celle elettrolitiche convenzionali utilizzanti un catodo a diffusione di gas, in particolare in una cella elettrolitica del tipo a interspazio nullo utilizzante un .elettrodi a diffusione di gas disposto a contatto intimo con una membrana a scambio- di ioni, il prodotto di reazione di bersaglio prodotto sulla superficie della membrana a scambio di ioni che è di fronte alla camera di catodo deve passare attraverso il catodo a diffusione di gas, che ha una densità relativamente alta, in una direzione opposta alla direzione di alimentazione del gas reagente. In altre parole il prodotto di reazione passa attraverso il catodo a diffusione di gas impedendo l'alimentazione del gas reagente. Quindi è esistito un problema in quanto più grande è la quantità di prodotto di reazione, tanto più questa alimentazione di gas reagente sui siti di reazione viene impedita col risultato di rendimento di reazione più bassa.

Al contrario, nella cella elettrolitica della presente invenzione che ha un materiale idrofilo permeabile ai liquidi interposto tra il catodo a diffusione di gas ossigeno e la membrana a scambio di ioni, il prodotto di reazione come per esempio l'idrossido di sodio viene rimosso dalla superficie della membrana a scambio di ioni non attraverso il catodo a diffusione di gas ossigeno ma <■ >piuttosto attraverso il materiale permeabile ai liquidi in una direzione che non è opposta alla direzione di alimentazione del gas reagente. Cioè, nella cella elettrol<'>itica della <■ >presente invenzione l'alimentazione regolare di gas reagente, che influenza direttamente il rendimento di reazione, e l'estrazione regolare del prodotto di reazione, che ordinariamente sono operazioni in conflitto, possono essere eseguite ciascuna allo stesso momento in modo da produrre cosi un prodotto di reazione di bersaglio con un grande rendimento. Tuttavia queste due operazioni in conflitto non possono essere eseguite in modo efficace mediante una tecnica convenzionale. Piuttosto, quasi tutto il prodotto di reazione nelle celle elettrolitiche convenzionali viene rimosso attraverso il catodo a diffusione di gas ossigeno. Pertanto, anche quando il prodotto di reazione viene prodotto in una quantità aumentata secondo la presente invenzione, esso non esercita quasi nessuna influenza sulla alimentazione del gas reagente e le altre reazioni di elettrolisi possono essere continuate mantenendo un alto rendimento di reazione.

Per impiego nell'elettrolisi di cloruro di sodio, il materiale idrofilo permeabile ai liquidi, che è poroso, è realizzato preferibilmente con un materiale resistente all'idrossido di sodio che viene prodotto<" >per esempio ceramica, resina o metallo.

La cella elettrolitica della presente invenzione può essere utilizzata per la produzione di idrossido di sodio mediante elettrolisi di cloruro di sodio o per la produzione di perossido di idrogeno. In entrambi i procedimenti elettrolici un gas reagente può essere alimentato regolarmente come descritto prima ottenendo così un rendimento di reazione migliorato.

Mentre l'invenzione è stata descritta in dettaglio con riferimento alle sue realizzazioni specifiche, sarà evidente agli esperti nella tecnica che varie modifiche e varianti possono essere apportate ad esso senza discostarsi dallo spirito e dal campo di essa.

Claims

RIVENDICAZIONI: 1. Cella elettrolitica utilizzante l'elettrodo a diffusione di gas che comprende una membrana a scambio di ioni che divide la cella elettrolitica in una camera di anodo comprendente un anodo e una camera di catodo comprendente un catodo a diffusione di gas, detta cella elettrolitica comprendendo inoltre un materiale idrofilo permeabile ai liquidi interposto tra la membrana a scambio di ioni e il catodo a diffusione di gas.
2. Cella elettrolitica della rivendicazione 1 in cui il materiale idrofilo permeabile ai liquidi è poroso e comprende un materiale resistente aglialcali.
3. Cella elettrolitica per produzione di idrossido di sodio utilizzante un elettrodo a diffusione di gas che comprende una membrana a scambio di ioni che divide la cella elettrolitica in una camera di anodo comprendente un anodo e in una camera di catodo comprendente un catodo a diffusione di gas per produrre.mediante elettrolisi gas cloro e idrossido di sodio nella camera di anodo e" rispettivamente nella camera di catodo, detta cella elettrolitica comprendendo inoltre un materiale idrofilo permeabile ai liquidi interposto tra la membrana a scambio di ioni e il catodo a diffusione di gas.
4. Cella elettrolitica della rivendicazione 1 comprendente inoltre un ingresso per fornire un elettrolita alla camera di anodo e un ingresso per fornire un gas contenente ossigeno alla camera di catodo.
5. Cella elettrolitica della rivendicazione 1 in cui detto materiale idrofilo permeabile ai liquidi ha le superfici opposte a contatto intimo con una superficie del catodo a diffusione di gas e rispettivamente una superficie della membrana a scambio di ioni.
6. Cella elettrolitica della rivendicazione 1 in cui il materiale idrofilo permeabile ai liquidi ha uno spessore da 0.01 a 10 mm.
7. Cella elettrolitica della rivendicazione 3 comprendente inoltre un ingresso per fornire un elettrolita alla camera di anodo e un ingresso per fornire un gas contenente ossigeno alla camera di catodo.
8. Cella elettrolitica della rivendicazione 3 in cui detto materiale idrofilo permeabile ai liquidi ha le superfici opposte a contatto intimo con una superficie del catodo a diffusione di gas e rispettivamente una superficie della membrana a scambio di ioni.
9. Cella elettrolitica della rivendicazione 3 in cui il materiale idrofilo permeabile ai liquidi è poroso, ha uno spessore da 0.01 a 10 mm e comprende un materiale resistente agli alcali.
10. Cella elettrolitica utilizzante un elettrodo a diffusione di gas, che comprende una membrana a scambio di ioni che divide la cella elettrolitica in una camera di anodo comprendente un anodo e in una camera di catodo comprendente un catodo a diffusione di gas avente un lato frontale e un lato posteriore, detta cella elettrolitica comprendendo anche inoltre un materiale idrofilo permeabile ai liquidi interposto tra la membrana a scambio di ioni e il lato frontale del catodo a diffusione di gas, in cui detto catodo a diffusione di gas è diviso in due o più sezioni superiori e inferiori formanti uno spazio tra le sezioni adiacenti, il materiale idrofilo,, permeabile ai liquidi è diviso in due o più sezioni, e un bordo di almeno uno di dette sezioni di materiale permeabile ai liquidi si estende attraverso uno spazio tra una di dette sezioni adiacenti superiori ed inferiori in modo da raggiungere il lato posteriore di detto catodo a diffusione di gas.
11. Cella elettrolitica della rivendicazione 10 in cui un bordo inferiore di almeno una di dette sezioni idrofile permeabili ai liquidi si estende attraverso uno di detti spazi in modo da raggiungere il lato posteriore di detto catodo a diffusione di gas.
12. Cella elettrolitica della rivendicazione 11 in cui un bordo inferiore di almeno una di dette sezioni di materiale permeabile ai liquidi che si estendono attraverso uno di detti spazi comprende una parte curva incurvata verso il catodo a diffusione di gas.
13. Cella elettrolitica della rivendicazione 10 in cui detto materiale idrofilo permeabile ai liquidi ha le superfici opposte a contatto intimo con una superficie del catodo a diffusione di gas e rispettivamente una superficie della membrana a scambio di ioni.
14. Cella elettrolitica della rivendicazione 10 in cui il materiale idrofilo permeabile ai liquidi è poroso, ha una spessore da 0.01 a 10 mm e comprende un materiale resistente agli alcali.
15. Cella elettrolitica utilizzante un elettrodo a diffusione di gas che comprende una membrana a scambio di ioni che divide la cella elettrolitica in una camera di anodo comprendente un anodo e in una camera di catodo comprendente un catodo a diffusione di gas avente un lato frontale e un lato posteriore/ detta cella elettrolitica comprendendo inoltre un materiale idrofilo permeabile ai liquidi interposto tra la membrana a scambio di ioni e-il lato frontale del catodo a diffusione di gas, in cui il catodo a diffusione di gas comprende una o più fenditure, il materiale idrofilo permeabile ai liquidi è-diviso in due o più sezioni, e un bordo di almeno una di dette sezioni idrofile permeabili ai liquidi si estende attraverso una di dette fenditure in modo da raggiungere il lato posteriore di detto catodo a diffusione di gas.
16. Cella elettrolitica della rivendicazione 15 in cui detto materiale idrofilo permeabile ai liquidi è diviso in due o più fogli e detto catodo a diffusione di gas ha la forma di un foglio singolo avente una o più fenditure.
17. Cella elettrolitica della rivendicazione 15 in cui detta una o più fenditure comprendono fenditure rettangolari lunghe orizzontalmente.
18. Cella elettrolitica della rivendicazione 15 in cui un bordo inferiore di almeno una di dette sezioni idrofile permeabili ai liquidi si estende attraverso una di dette fenditure in modo da raggiungere il lato posteriore di detto catodo a diffusione di gas.
19. Cella elettrolitica della rivendicazione 18 in cui un bordo inferiore di almeno una di dette sezioni di materiale permeabile ai liquidi che si estende attraverso una di dette fenditure comprende una parte curva incurvata verso il catodo a diffusione dì gas.
20. Cella elettrolitica della rivendicazione 15 in cui detto materiale idrofilo permeabile ai liquidi ha una superficie opposta a contatto intimo con una superficie del catodo a diffusione di gas e rispettivamente una superficie della membrana a scambio di ioni.
21. Cella elettrolitica della rivendicazione 15 in cui il materiale idrofilo permeabile ai liquidi è poroso, ha uno spessore da 0.01 a 10 mm e comprende un materiale resistente agli alcali.