JP2003534452A - 高電流負荷のためのパオポーラ多目的電解セル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明による高電流負荷のためのパオポーラ多目的電解セルは、緊締フレームと、金属電極シート及び給電部を有する２つの電極エッジプレートと、バイポーラ電極プレートとからなり、前記バイポーラ電極プレートが、片面又は両面に形成された電極背面室（２０，２４）及び／又は冷却室（１８）、電解質溶液及び冷媒のための、組み込まれた供給導管（２６，２８，３２）及び排出導管（３０，３２，４４）を有する、プラスチックからなるそれぞれ１つの電極基体（１２）と、電極基体の両側に取り付けられた、電気化学的に有効な領域が中実でありかつ／又は穿孔されている金属電極シート（１４，１６）と、中実の金属電極シートに載置された、弾性プラスチックからなる電解液シーリングフレームと、穿孔された金属電極シート及び／又は電解液シーリングフレームに載置された、電極室を分離するためのイオン交換膜（５０）とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、バイポーラ単セル当たり１〜１０ｋＡ／ｍ^２のとりわけ高い電流負
荷のための高い構造形のバイポーラ接続された多目的電解セルに関する。該セル
は、電極及びその他のセル構造群のための材料を当該の物質系に適当に適合させ
ると無機及び有機有害物質の電気化学的分解のための環境技術において並びにま
た無機及び有機生成物を製造するために化学及び製薬学工業のために使用可能で
ある。特殊な使用は、ペルオクソジスルフェート及びペルクロレートの製造で生
じる。

【０００２】 電解質溶液並びに冷媒もしくは温度調節媒体を供給及び排出ための周辺装備の
他に緊締フレームと、給電部を有する２つの電極エッジプレートと、任意の数の
バイポーラ電極プレートとからなる、フィルタープレス構造様式のバイポーラ電
解セルは、多数の構成形でかつ多種多様な使用のために公知である。これらは分
割せずに又はイオン交換膜もしくは微細孔質膜で２又は多室セルに分解して構成
することができる。必要な電極もしくは電解液室は、分離された構造群として構
成するか又は電極エッジプレートもしくはバイポーラ電極プレートに一体化され
ていてもよい。

【０００３】 フィルタープレス構造様式の類似して構成されたモノポーラ電解セルに比して
、バイポーラ電解セルの大きな利点は、給電部を２つのエッジプレートだけに外
部から導いて来る必要があるが、それに対してバイポーラ単セルへの電流搬送は
電極プレートの一方の側のみから他方の側へ大抵内部で行われることにある。大
抵、アノード及びカソード側が同じ電極材料からなる簡単なバイポーラ電極プレ
ートではうまくいかない。しばしばかつ特に多目的電解セルの場合には、異なっ
た材料、有利には金属シートとからなるアノード及びカソードを調達する必要が
ある。その際、これらは直接的又は間接的にコンタクト体を介して相互に導電接
続されていてもよい。

【０００４】 この場合、多方面で構成されかつ適用可能なガスリフト（Gas-Lift）電気分解
及び反応システムの構成部材として、電解液循環のための“ガスリフト効果”を
達成するために必要である、大きな高さ対幅比を有する前記のバイポーラ多目的
電解セルの可能な構成形は、ドイツ国特許第４４３８１２４号明細書に記載され
ている。この場合には、１．５〜２．５ｍの全高を有する、発生したガスによる
揚力の利用に関して最適化された電解セル構造が問題となる。バイポーラ電極プ
レートは、電解質溶液及び冷媒のための組み込まれた供給及び排出装置並びに両
側に取り付けられたもしくはグラファイト基体の場合にはま一体化された電極及
び電解液室を有する含浸されたグラファイト又はプラスチックからなる電極基体
からなる。

【０００５】 この場合には、両者の電極はグラファイト基体の場合には該グラファイト基体
を介して、プラスチック基体の場合には挿入されたコンタクト部材により相互に
導電接続されている。このようなコンタクト部材は、弾性材料からなる電解液フ
レームによりカバーされたシール面の内部に配置されている。接触は、組み立て
る際の接触圧により行われる。

【０００６】 このようなプラスチック基体内部のシールフレームの領域内に設置されたコン
タクト部材においては、特に伝送すべき高い電流強度の場合には欠点及びリスク
が生じる。例えば、個々のコンタクト部材の過熱及びそれに起因するバイポーラ
ユニット全体の故障の危険が生じる。とりわけ熱可塑性プラスチックから製造さ
れた電極基体は、過熱された箇所で軟化を開始し、コンタクトに対する接触圧は
弱まりかつ必然的に別のコンタクト部材の過負荷を生じる。さらなる結果として
、基板の溶融、電気的フラッシュオーバ、制御されない電解液流出及びまたその
際混じり合う電解液ガスの爆発が起こる恐れがある。いずれにせよ、このような
コンタクト傷害によるバイポーラユニットの故障は、必然的に全部のフィルタプ
レスセルの作動停止を招く。このような故障のリスクは、個々のコンタクト部材
の電流負荷が高い程、使用されるプラスチック基体の軟化点が低い程、大きくな
りかつそうして必要な電解液温度は高くなる。

【０００７】 このような内蔵のコンタクトのもう１つの欠点は、シール系における不十分な
シールの際に電解液がプレスコンタクト内に侵入しかつそこで制御不能な腐食現
象を生じることである。この腐食は、同様に電解セルの故障又は破壊を引き起こ
す。

【０００８】 従って、このようなプラスチック基体を有するバイポーラ電解セルは、従来１
００〜１０００Ａの低ないし中電流負荷のため及び低い作業温度のためにのみ実
施できたにすぎない。

【０００９】 これらの難点は、このようなプラスチック基体の使用を放棄することによって
も排除することができる。しかしまた、例えばねじ結合により導電結合された金
属電極シートもしくはそれぞれのバイポーラユニットのためのカソード及びアノ
ードの半セルを有するバイポーラ電解セルのための公知の全金属構造の１つへの
移行は、プラスチック基体を有する実施形に対して一連の欠点を伴う。例えば、
異なる電圧レベルにあり、電解液導管により相互に接続された単セルの間の損失
電流の最小化は、特別の手段を必要とする。それというのも、電解質溶液のため
の接続導管内の電気抵抗は、電解質溶液のための供給及び排出装置が内部に設け
られた電気絶縁作用するプラスチック基体を使用する際よりも著しく小さいから
である。

【００１０】 多数の従来記載された電解セルにおいては、使用される電極は、通常簡単に製
造されかつひいてはまた多目的セルの意味においてまた容易に交換可能な金属電
極シートとして使用することができない。冷却通路、又は穿孔された電極を使用
する際には電解液背面室が必要になれば直ちに、しばしば異なる電極材料又は材
料複合体からなる、バイポーラユニットの両者の半セルの溶接構造は大抵不可避
である。特に高価かつ／又は加工困難な電極材料においては、そのために用いる
べき装置的費用は比較的大きい。バイポーラユニットの両者の半セルの間の電気
的接触は大抵多数のねじ結合により行われるので、組み立ては、この接触を一緒
に締め付ける際に自動的に行うことができるセル構造に比べて著しく面倒である
。また、別の電極材料への移行は、大抵材料特性に適合した変化した構造を必要
とする。

【００１１】 モノポーラ構成における高い電流負荷のための電解セルは、ドイツ国特許第３
９３８１６０号明細書に記載されている。

【００１２】 モノポーラ構造様式は、変流のために望ましい電圧範囲内（例えば２００Ｖ）
に入れるためには、多数の単セルを直列接続しなければならないという、根本的
欠点を有する。

【００１３】 該構成においては、電解液側及び電流側の接続は高いコストをもたらす。

【００１４】 記載されたセルのもう１つの欠点は、中空体としての構成にある。

【００１５】 アノードの活性被覆の剥離は、全てのアノード体を新たに製造しなければなら
い事態をもたらす。同じことは、カソードにも当てはまる。

【００１６】 電極中空体を加圧すると、該中空体は変形し、かつこれは内部支持装置（これ
は製造技術的に実現するのが極めて困難である）を有していないので、電極の不
十分な面平行性をもたらす。極端な場合には、短絡、ひいてはセルの破壊及び爆
発を生じる恐れがある。

【００１７】 これらの問題は、セルの寸法が増大するに伴い高まり、ひいては、前記の欠点
を伴って高い構造及び運転コストをもたらす比較的小さい実施形しか実現できな
い事態を生じる。

【００１８】 従って、所望される多方面で使用可能な高い電流負荷のための多目的電解セル
は、前記原理では殆ど実現不可能である。

【００１９】 従って、本発明が基礎とする課題は、金属電極シートの良好なかつ安全に作動
する接触が高い電流負荷でも公知解決手段の前記の欠点を回避して保証される、
プラスチックからなる電極基体を有する、フィルター原理に基づき構成されたバ
イポーラ多目的電解セルを提供することである。

【００２０】 前記課題は、本発明に基づき特許請求の範囲に記載した発明により以下のよう
にして解決される：給電プレート及び３０：１〜１．５：１、有利には１０：１
〜１．５：１の高さ対幅の比を有するバイポーラ電極プレートを使用し、その際
、金属電極シート及び電解液シーリングフレームが側面でプラスチックからなる
電極基体を越えて突出しており、かつ両側で電極基体から１〜５０ｍｍ、有利に
は５〜５０ｍｍの間隔で配置された垂直なコンタクトバーと、並びに電解液シー
リングフレームの領域で電極基体と結合されて機械的に安定な、自立ユニットと
して組み立て可能なバイポーラ電極プレートを構成しており、その際電極プレー
トとコンタクトバーの間の電気的接触並びに２つの隣接したバイポーラユニット
の電気的絶縁が、互いに電解液シーリングフレームによって、接触圧により緊締
フレームを用いて電極プレートを緊締する際に電解液室のシーリングと同時にも
たらされる。個別に取り扱い可能なセル素子を得るために、バイポーラ素子のカ
ソード及びアノードシートをそれぞれのコンタクトバーと片側又は両側で有利に
は皿頭ねじによりねじ結合する。しかし、このねじ結合は、良好な取り扱いにの
み役立ち、かつ圧着によって初めて最適化される、電流のためには僅かに作用す
るにすぎない。

【００２１】 それによって、電流接触は電解液を導くセルフレームから空隙によって分離さ
れるので、シール系における漏れは電流供給装置の中期間の故障を生じない。そ
れというのも、場合により流出する電解液は排出され、それによりこのような漏
れは即座に認識しかつ停止させることができるからである。

【００２２】 金属電極シートは、アノードシートの場合には、電気化学的に活性の領域にお
いて公知方式で貴金属、貴金属酸化物、貴金属とその他の金属の混合酸化物並び
にその他の金属酸化物、例えば二酸化鉛で被覆されたバルブメタル（valve meta
l）、有利にはチタンからなる。選択的に、このような活性層の支持体としては
別のバルブメタル、例えばタンタル、ニオブ又はジルコニウムも該当する。しか
しまた、鉛化、ニッケル化、銅化された鋼もしくはニッケルベース合金も、特殊
な使用のためには該当する。

【００２３】 特に有利な実施態様においては、アノードシートは中実の白金からなる貴金属
被覆を有し、かつ白金箔とチタンシートの熱間静水圧プレスにより得られる。

【００２４】 カソードシート材料としては、特殊鋼、ニッケル、チタン、鋼及び鉛を使用す
るのが有利である。本発明の範囲内で、有利に材料番号１．４５３９の高合金特
殊鋼からなるカソードシートが使用され、その活性電極面はエキスパンデッドメ
タルとして構成されておりかつ背面側で直接支持体として役立つ、穿孔されたカ
ソードフレーム部材に載っている。

【００２５】 穿孔された金属電極シートとは、特にエキスパンデッドメタルからなるものが
理解されるべきである。しかしまた、別の形式で穿孔されたシート又はジャロジ
ー電極（Jalousieelektrode）が該当する。

【００２６】 コンタクトバーとしては、有利に、スズ化されていてもよく又は接触面が銀化
もしくは貴金属で被覆されていてもよい銅からなるものが使用される。電極の電
流接触面は、有利には良導電性被膜、例えば電気鍍金により施された白金、金、
銀又は銅層を有している。有利には、コンタクトバー及び電極コンタクトは、金
化もしくは白金化されておりかつ電流伝達は電極パケットの緊締により生じる圧
接により行われる。

【００２７】 しかし、プラスチック基体の外部に、但しなお緊締フレームの内部に配置され
たコンタクトバーを用いる本発明による構造的解決手段は、有利には電極プレー
トの１．５〜３ｍの高さ及び１０：１〜１．５：１の高さ／幅比を有する本発明
による高いかつ幅の狭い構造形を使用すれば、その際初めて、大きな電流負荷の
電解セル及び高価かつ／又は不良導電性電極材料の使用のために最適に利用可能
になる。類似したセル寸法は、確かにガスリフトセルのために既に繰り返し提案
されているが、しかしその場合にはもっぱら最大のガスリフト効果を達成するた
めの発生したガスによる揚力の最適化の目的を有する。

【００２８】 本発明の場合には、本発明による接触と組み合わせてガス発生を伴わない電極
の場合でも以下の利点が生じる：まず、コンタクトバーの同じ幅で利用可能な接
触面がセル高さに比例して増大し、それによりコンタクトの小さい熱負荷が生じ
る。しかしまた、コンタクト面から金属電極シートを通る電流搬送も好影響を受
ける。それというのも、同じ有効電極面積、電極プレートの同じ厚さ及び同じ電
流負荷で電流搬送のために重要な横断面積は、電極プレートの高さと共に増大し
かつ同時に電流搬送のための路長は、高さが増すにつれ短くなるからである。こ
れらの周辺条件下で、電極シートにおける電気抵抗、ひいては電圧降下はセル高
さの二乗で低下する。従って、同じ許容電圧降下で、本発明に基づき使用すべき
幅の狭いかつ高い電極プレートで、著しく薄い又は低い導電性電極シートもしく
は著しく高い電流負荷を使用することができる。このことは、特に、まさに電流
搬送のための断面積の減少が甘受されねばならない穿孔された電極シートにおい
て、大きな重要性を有する。また、セルパケットの組み立ての場合に薄いシート
電極でプレス後のシートの場合による波打ちが補償され、ひいては電極の面平行
性が達成される。

【００２９】 外部でコンタクトバーにろう付けされた銅菅により、コンタクトを冷却水を用
いて高い電流負荷でも室温に又はそれ未満に保つことができる。このようにして
、セルフレーム、シール系及び電流コンタクトの加熱、及びそれに結び付いた問
題、例えば変形及び過熱が完全に回避される。

【００３０】 電極相互の面平行性は、高い電流収率及び均一な電極腐食のための前提である
。

【００３１】 記載のセル構造においてシーリングフレーム内で自由運動する（泳動する）電
極プレートにより、緊締及び熱膨張は電極の変形及び湾曲をもたらさないので、
優れた平行性が達成され、該平行性は、特別の実施態様において、アノード背面
にかかる以下に説明する負圧により一層安定化することができる。

【００３２】 最後に、セルの高さは、高負荷されるコンタクトバーの冷却の際に重要な役割
を演じる。

【００３３】 即ち、特に高い電解液温度でプラスチック基体とコンタクトバーとの間の上方
及び下方に開放した間隙内に空気流が形成され、該空気流がコンタクト及びプラ
スチック基体を越えて側面に突出する金属電極シートの冷却を惹起することが判
明した。この冷却効果は同様に、“煙突効果（Schornsteineffekt）”並びにま
た拡大される“冷却面”に基づきセル高さと共に明らかに増大する。

【００３４】 従って、コンタクトは、特に高い電解液温度で本発明に基づき構成されたバイ
ポーラセルにおいては、比較可能な条件下でコンタクト部材でセル内部における
よりも明らかに高い温度が測定される内部コンタクト部材を有する電解セルにお
けるより明らかに低い温度になることを達成することができた。さらに既に述べ
た極めて重要な、セルフレームとコンタクトウェブとの間の間隔の利点は、それ
によって可能な限り僅かに流出する電解液の排出を行うことができることにある
。即ち、電解液がコンタクト間隙内に侵入すると、塩が生成しかつコンタクトは
極めて短い時間内で劣化される。

【００３５】 アノード安定化のための重要な付加的効果は、冷媒により達成される。

【００３６】 流出する冷媒は、水準が流入口の高さの下に降下せしめられる。それにより、
水準差により調節可能な負圧が生じ、該負圧はアノードシートをプラスチック基
体に吸い付け、それによって同時に面平行性を向上させかつセル内の圧力変動の
際のアノードのふくらみを防止する。この手段により、２〜４ｍｍの極めて小さ
い電極間隔、ひいては低い電解液抵抗及び高い流速を達成することができる。

【００３７】 少ない質量流量で高い流速により、アノード表面に対する高い物質搬送が達成
され、これはアノード生成物の高い収率をもたらす。

【００３８】 以下に、本発明を添付した図面を参照して複数の実施例により説明する。

【００３９】 全ての実施例において、例えばシール系及び電極シート及びコンタクトバーの
固定に関するような、技術的詳細の繰り返しを省いた。

【００４０】 図１ａ〜３ｃには、例としてかつ図式的に分割されたバイポーラ多目的電解セ
ルの３つの実施例が電気化学的に有効な領域の断面図で示されており、その際上
方の図面は側面図でありかつ下方の図面は平面図である。

【００４１】 バイポーラ多目的電解セル（これは図１ａ及び１ｂに基づくその第１実施例で
示されており、かつこの場合参照記号は１０である）は、図示されていない電解
装置の一部である。該バイポーラ多目的電解セル１０は、プラスチックからなる
電極基体１２からなり、該電極基体の両側に金属電極シート又は電極プレートが
取り付けられており、この場合この実施例では、一方の電極シート１４は中実で
あり、かつ他方の電極シート１６は電気化学的に有効な領域が穿孔されている。
電極基体１２は、垂直方向並びにまた水平方向に断面が二重Ｔ字形を有し、それ
により電極基体１２とそれぞれの電極シート１４，１６との間に通路１８，２０
が形成される。中実の電極シート１４には、付加的に弾性材料からなる電解液シ
ーリングフレーム２２が取り付けられており、該フレームは中実の電極シート１
４の外側に電極基体１２から観察してもう１つの通路２４を形成する。この場合
、中実の電極シート１４及び電解液シーリングフレーム２２によって形成された
通路２４、並びに電極基体１２と穿孔された電極シート１６の間に形成された通
路２０（以下には、電極背面室と記載する）は、電解のための電解質溶液を受容
するために働く。電極基体１２と中実の電極シート１４の間に形成された通路１
８は、中実の電極シート１４並びに場合により電極基体１２の冷却のための液体
を受容するために働きかつ以下には冷却室と記載する。

【００４２】 電極基体１２内には、電解質溶液のための供給及び排出導管が組み込まれてお
り、この場合供給導管２６及び２８は電極基体１２の下方の中間領域内に配置さ
れており、かつ所属の排出導管３０及び３２はその上方の中間領域内に配置され
ている。供給及び排出導管は、それぞれの入口開口３４，３６及び出口開口３８
，４０を介して電解液通路２４及び２０と接続されており、該電解液通路を経て
電解質溶液は電解のために導かれ、その際中実の電極シート１４に形成された通
路２４のための入口及び出口開口３４及び３８は中実の電極シート１４を貫通し
ている。

【００４３】 既に述べたように、中実の電極シート１４を冷却するために電極基体１２と電
極シート１４の間に冷却室１８が設けられており、該冷却室内をもしくはそれを
経て冷媒、この場合には冷却水を電極基体１２の下方もしくは上方の中間領域内
に配置された供給導管４２及び排出導管４４並びに相応する接続通路４６及び４
８を経て導くかもしくは圧送することができる。この場合には、もちろん“リフ
ト効果”を利用することもできるが、しかしその際には逆効果を生じる冷媒も考
えられる。穿孔された金属電極シートは、付加的な冷却を必要としない。それと
いうのも、これは電解質溶液によって十分に冷却されかつ基体の周辺領域にのみ
存在し、それにより熱蓄積が回避されるからである。

【００４４】 穿孔された金属電極シート１６にイオン交換膜５０が載置されており、該イオ
ン交換膜は適当な手段を介して穿孔された電極シート１６に取り付けれている。

【００４５】 図１ｂにおける平面図からは、もっぱら、コンタクトバー５２が側面に延長さ
れた金属電極シート１４及び１６に接触しかつそれぞれのコンタクトバーと基体
１２の縁部の間に間隙５４が形成されており、該間隙が金属電極シートによって
側面が制限されていることが明らかである。

【００４６】 図２ａ及び２ｂには、本発明の別の実施例が記載されている。該図面には、１
１０で示された多目的電解セルが図示されており、この場合には、図１ａ及び１
ｂに基づく第１実施例のものに相当する構成部材には、それぞれ１００を加算し
て同じ参照記号が付されている。以下には、相違点についてのみ言及するので、
その他は第１実施例の説明を参照されたい。

【００４７】 第１実施例においては中実の電極シート１４及び穿孔された電極シート１６が
使用されるが、第２実施例においては２つの中実の電極シート１１４が使用され
、それらの上にそれぞれ１つの電解液シーリングフレーム１２２が載置されてい
る。中実の電極シート１１４に形成された通路１２８のための入口及び出口開口
１３４，１３６及び１３８，１４０は、この実施例では２つの電極シート１１４
を貫通している。

【００４８】 基体１１２の両側に、基体１１２と電極シートの間に、中実の電極シート１１
４を冷却するために、冷却室１１８が設けられている。冷却室１１８には、この
場合も供給導管１４２及び排出導管１４４並びに相応する接続通路１４６及び１
４８を介して冷却液が供給される。

【００４９】 ２つの中実の電極シート１１４を有する多目的電解セルを使用する際には、緊
締された状態で、即ち複数の本発明による多目的電解セルが緊締フレームにより
まとめ合われた際に、その際中心部において２つの緊締フレームの間にある膜と
、カソードもしくはアノード面との間に“スペーサ格子”が挿入され、該スペー
サ格子は電極表面の１つのに膜が載ることを阻止しかつ規則的な電解液流を保証
する。このようなスペーサは、電解目的のために種々の形で提供される。

【００５０】 図３ａ及び３ｂには、２１０で示された本発明によるもう１つの多目的電解セ
ルが図示されており、この場合には、図１ａ及び１ｂに基づく第１実施例のもの
に相当する構成部材には、それぞれ２００を加算して同じ参照記号が付されてい
る。以下には、相違点についてのみ言及する。

【００５１】 第１実施例においては、中実の電極シート１４及び穿孔された電極シート１６
が使用されるが、この実施例においては２つの穿孔された電極シート２１６が使
用され、その際これらの電気絶縁のために付加的に電極シートの１つに薄いシー
リングフレーム２５６が取り付けられており、該シーリングフレームの上にイオ
ン交換膜２５０が適当な手段を介して取り付けられている。しかし、イオン交換
膜２５０は直接電極シート上に配置されていてもよく、この場合には薄いシーリ
ングフレームは膜上に、又は露出した電極シート上に取り付けられる。もっぱら
穿孔された電極シートを使用することより、この実施例では冷却室は不必要であ
る。

【００５２】 図４において、本発明に基づき構成された３つのバイポーラ電極プレート及び
両側の給電部及び側面のコンタクトバーまで広げられたプラスチック基体を有す
る２つのエッジ電極プレートからなるセルを通る電流搬送が明らかにされる。

【００５３】 それぞれのバイポーラ電極プレート毎に１つの穿孔された金属電極シート及び
１つの中実の金属電極シートを有する図１ａに基づく構造実施例を基礎とした。
数値を付した構造素子の参照記号は、図１におけると同じである。

【００５４】 本発明は、図１〜４に示された構造的実施例に限定されるものではない。例え
ば、分割されていないセルもしくは多室セルも本発明原理を利用して構成するこ
とができる。イオン交換膜の代わりに、微細孔質膜を使用することもできる。電
解質溶液のための供給及び排出装置は、ここに示されているとは別に配置されて
いてもよい、例えばこれらはプラスチック基体の上方及び下方端面から案内され
ていてもよく又は集合導管を介してバイポーラ電極プレート内部をエッジプレー
トまで案内されていてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１ａ】 それぞれ１つの穿孔された金属電極シート及び１つの中実の金属電極シート（
これは背面から冷却される）を有する本発明による第１実施例の簡略化された垂
直断面図である。

【図１ｂ】 図１ａにおけるＩｂ−Ｉｂ線に沿った断面図である。

【図２ａ】 ２つの中実の金属電極シート（両者とも背面から冷却される）を有する本発明
による第２実施例の簡略化された垂直断面図である。

【図２ｂ】 図２ａにおけるＩＩｂ−ＩＩｂ線に沿った断面図である。

【図３ａ】 付加的冷却装置を有しない２つの穿孔された金属電極シートを有する本発明に
よる第３実施例の簡略化された垂直断面図である。

【図３ｂ】 図３ａにおけるＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線に沿った断面図である。

【図４】 図１ａに基づき構成された３つのバイポーラ電極シート及び簡単に示された緊
締フレームを有するバイポーラ電解セルの簡略化された垂直断面図である。

【符号の説明】

１０，１１０，２１０ バイポーラ多目的電解セル、 １２，１１２ 電極基
体、 １４，１６，１１４，２１６ 金属電極シート、 １８，２０，２４，４
６，４８，１１８，１２８，１４６，１４８ 通路（１８、１１８ 冷却室 ２
０ 電極背面室）、 ２２，１２２ 電解液シーリングフレーム、 ２６，２８
，１２８ 電解液の給導管、 ３０，３２ 電解液の排出導管、 ３４，３６，
１３４，１３６ 入口開口、 ３８，４０，１３８，１４０ 出口開口、 ４２
，１４２ 冷媒の供給導管、 ４４，１４４ 冷媒の排出導管、 ５０，２５０
イオン交換膜、 ５２ コンタクトバー、 ５４ 間隙、 ２５６ シーリン
グフレーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＯ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＣ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ， ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，Ｉ Ｎ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ， ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ヴォルフガング ティーレ ドイツ連邦共和国 アイレンブルク ハイ ンブーヘンヴェーク 19 (72)発明者 ゲルト ハインツェ ドイツ連邦共和国 アイレンブルク ヘル マン−ミヒャエリス−シュトラーセ 13 Ｆターム(参考） 4K011 AA11 AA17 AA21 AA22 AA30 CA04 DA11 4K021 AB15 CA01 CA07 CA09 CA14 DB04 DB12 DB15 DB19 DB21 DB53

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 緊締フレームと、金属電極シート及び給電部を有する２つの
   電極エッジプレートと、バイポーラ電極プレートとからなるバイポーラ多目的電
   解セルであって、前記バイポーラ電極プレートが、 片面又は両面に形成された電極背面室（２０）及び／又は冷却室（１８）、電解
   質溶液（２６，２８，３０，３２）及び冷媒（４２，４４）のための組み込まれ
   た供給及び排出導管を有する、プラスチックからなるそれぞれ１つの電極基体（
   １２）と、 電極基体（１２）の両側に取り付けられた、電気化学的に有効な領域が中実であ
   りかつ／又は穿孔されている金属電極シート（１４，１６）と、 中実の金属電極シート（１４，１６）に載置された、弾性プラスチックからなる
   電解液シーリングフレーム（２２）と、 穿孔された金属電極シート（１４，１６）及び／又は電解液シーリングフレーム
   （２２）に載置された、電極室を分離するためのイオン交換膜（５０）とからな
   る形式のものにおいて、電極プレートが３０：１〜１．５：１の高さ対幅の比を
   有し、金属電極シート（１４，１６）及び電解液シーリングフレーム（２２）が
   側面で電極基体（１２）を越えて突出しており、かつ両側で電極基体（１２）か
   ら１〜５０ｍｍの間隔で配置された垂直なコンタクトバー（５２）と、並びに電
   解液シーリングフレーム（２２）の領域で電極基体（１２）と結合されて機械的
   に安定な、自立ユニットとして組み立て可能なバイポーラ電極プレートを構成し
   ており、その際２つの隣接したバイポーラユニットの電気的絶縁が互いに電解液
   シーリングフレーム（２２）によって、接触圧により緊締フレームを用いて電極
   プレートを緊締する際に電解室のシーリングと同時にもたらされることを特徴と
   する、高電流負荷のためのパオポーラ多目的電解セル。
2. 【請求項２】 アノードシートが貴金属からなる活性層を有するバルブメタ
   ル、有利にはチタンからなる、請求項１記載のバイポーラ多目的電解セル。
3. 【請求項３】 アノードシートが、白金箔及びチタンシートの熱間静水圧プ
   レスにより得られる、中実の白金からなる貴金属被覆を有する、請求項１又は２
   記載のバイポーラ多目的電解セル。
4. 【請求項４】 カソードシート材料がニッケル、チタン、鋼、特殊鋼又は鉛
   である、請求項１、２又は３記載のバイポーラ多目的電解セル。
5. 【請求項５】 カソードシートが高合金特殊鋼、例えば材料番号１．４５３
   ９を有するものからなり、その活性電極面がエキスパンデッドメタルとして構成
   されておりかつ背面側で直接支持体として役立つ、穿孔されたカソードフレーム
   部材に載っている、請求項４記載のバイポーラ多目的電解セル。
6. 【請求項６】 電極の電流コンタクト面が白金、金、銀又は銅層からなる良
   導電性被膜を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載のバイポーラ
   多目的電解セル。
7. 【請求項７】 コンタクトバーが、スズ化、銀化された又は貴金属で被覆さ
   れた銅からなる、請求項１から６までのいずれか１項記載のバイポーラ多目的電
   解セル。
8. 【請求項８】 コンタクトバー及び電極コンタクトが金化もしくは白金化さ
   れておりかつ電流伝達が電極パケットの緊締により生じる圧着により行われる、
   請求項１から７までのいずれか１項記載のバイポーラ多目的電解セル。
9. 【請求項９】 セルフレームと、直立したコンタクトバーとの間に、数ミリ
   メートルの空隙が生じ、該空隙が軽い電解液漏れの際に排出を可能にしかつ電流
   コンタクトの腐食クリープを防止する、請求項１から８までのいずれか１項記載
   のバイポーラ多目的電解セル。
10. 【請求項１０】 電極プレートが１．５〜３ｍの高さ及び１０：１〜１．５
    ：１の高さ／幅比を有する、請求項１から９までのいずれか１項記載のバイポー
    ラ多目的電解セル。