JP2021515097A - 高生産物強度溶液の生成のための電気塩素化システム構成 - Google Patents

Abstract

電気塩素化システムは供給流体の供給源、生産物流体出口、および供給流体の供給源および生産物流体出口間に流体的に接続される複数の電気化学セルを含む。本システムは複数の電気化学セルの少なくとも一を第一の電流密度または第一の流量の一にて操作するために、および別の複数の電気化学セルをそれぞれの第一の電流密度または第一の流量とは異なる第二の電流密度または第二の流量にて操作するために構成される。

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２０１８年２月２２日付け出願の「より一層高い生産物強度溶液の生成のためのＣＴＥシステム構成（CTE SYSTEM CONFIGURATIONS FOR THE GENERATION OF HIGHER PRODUCT STRENGTH SOLUTIONS）」と題する米国仮出願連続番号第６２／６３３，７９０号に対して、３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）の下に優先権を主張し、それはすべての目的のために参照によってその全体がここに組み込まれる。

背景
１．発明の分野
ここに開示する態様および実施形態は概して、電気化学デバイスに、およびより一層具体的には、電気塩素化セルおよびデバイスならびにそれを利用するシステムおよび方法に向けられる。

２．関連技術の考察
電気化学デバイスは、電極での化学反応によって供給ストリームから生産物溶液を生産するために使用され、産業上および自治体の履行において広く使用される。反応の例には、以下のものが含まれる。

Ａ．塩化ナトリウムおよび水からの次亜塩素酸ナトリウムの生成を伴う電気塩素化。
アノードでの反応：2Cl^-→ C1₂ + 2e^-
カソードでの反応：2Na⁺ + 2H₂O +2e^- → 2NaOH + H₂
溶液において：C1₂ + 2OH^- →ClO^- + Cl^- + H₂O
全体的な反応：NaCl + H₂O →NaOCl + H₂
E⁰ _ox = -1.36 V（塩素生成）
E⁰ _red = -0.83 V（水素生成）
E⁰ _cell = -2.19 V

Ｂ．塩化ナトリウムおよび水からの水酸化ナトリウムおよび塩素の生成、アノードおよびカソードを分離するカチオン交換膜による：
アノードでの反応：2Cl^- →C1₂ + 2e^-
カソードでの反応：2H₂O + 2e^- →2OH^- + H₂
全体的な反応：2NaC1 + 2H₂O →2NaOH + C1₂ + H₂

Ｃ．エネルギー貯蔵用のバナジウムレドックス電池、電極を分離するプロトン透過性膜による：
充電中：
第1電極での反応：V³⁺ + e^- →V²⁺
第2電極での反応：V⁴⁺ → V⁵⁺ + e^-
放電中：
第1電極での反応：V²⁺ → V³⁺ + e^-
第2電極での反応：V⁵⁺ + e^- →V⁴⁺

いくらかの履行において、電気塩素化デバイスは海水において存在する塩化ナトリウムから次亜塩素酸ナトリウムを生成するために利用し得る。海水における様々な溶存固形物の濃度は場所によって変動し得るが、海水の一つの例には次の成分が含まれる：

本発明の一態様によれば、電気化学セルが提供される。電気化学セルには、入口、出口、および中心軸、ならびに中心軸についてハウジング内に実質同軸に配置され、およびアノード−カソード対のアノードおよびカソード間に活性領域を規定するアノード−カソード対を有するハウジングが含まれ、アノードおよびカソードの少なくとも一方の活性表面積はハウジングの内側面の表面積よりもひろい表面積を有し、アノード−カソード対は電気化学セルを通過するすべての流体が活性領域を通して軸方向に導かれるために構成およびアレンジされる。

いくらかの実施形態では、電気化学セルは少なくとも約２ｍｍ^−１の全体的な電極パッキング密度を有する。

いくらかの実施形態では、電気化学セルには、電気化学セル内に配置され、および中心軸に沿って電気化学セルの一部を通る流体の流れをブロックするために構成される中央コア要素がさらに含まれ、中央コア要素はアノード-カソード対の少なくとも一の電極に非接続である。

いくらかの実施形態では、アノード−カソード対は中心軸について螺旋状に巻かれる。

いくらかの実施形態では、電気化学セルには、一以上の螺旋状に巻かれた双極性電極がさらに含まれる。いくらかの実施形態では、アノードは電気化学セルの長さに沿ってカソードから横方向に変位される。

いくらかの実施形態では、アノードおよびカソードの少なくとも一方は硬質電極である。アノードおよびカソードは各々チタンプレートを含んでよく、およびアノードの表面は白金および混合金属酸化物からなる群より選ばれる耐酸化性コーティングにより被覆され得る。アノードおよびカソードには、各々チタン、ニッケル、およびアルミニウムの一以上が含まれ得る。アノードの表面は、白金、混合金属酸化物、マグネタイト、フェライト、コバルトスピネル、タンタル、パラジウム、イリジウム、金、および銀からなる群より選ばれる耐酸化性コーティングにより被覆され得る。アノードおよびカソードの少なくとも一方は流体透過性であリ得、および／または穿孔したチタンプレートを含んでもよい。

いくらかの実施形態では、電気化学セルには、アノードおよびカソード間のギャップ距離を維持するために構成されるセパレータがさらに含まれ、セパレータは活性領域を通して電解質溶液の流れに対してオープンである。セパレータはアノードおよびカソードの少なくとも一方の縁部と係合するスロットを伴うスポークを有するハブを含み得る。ハブはアノードおよびカソードの一方を電流の供給源に電気的に接続するために構成される電気コネクタをさらに含み得る。

いくらかの実施形態では、電気化学セルには、アノードおよびカソードの一方と電気的に接触するスポークを含むハブがさらに含まれる。スポークはアノードおよびカソードの一方の縁部と係合し、および螺旋状に巻かれたアノード−カソード対のターン間のギャップを維持するスロットを含み得る。

いくらかの実施形態では、中央コア要素には、アノード−カソード対の最も内側の巻線内に配置される非導電性コアが含まれる。

いくらかの実施形態では、アノード−カソード対は複数の同心電極管および隣接する電極管の間に規定されるギャップを含む。複数の同心電極管は複数のアノード電極管および複数のカソード電極管のうちの一を含み得る。複数のアノード電極管および複数のカソード電極管のうちの一は硬質電極であってもよい。

いくらかの実施形態では、複数の同心管電極は複数のアノード電極管および複数のカソード電極管を含む。

いくらかの実施形態では、電気化学セルは単一パスにおいてアノード電極管からカソード電極管に電解質溶液を通して電流（ＤＣおよび／またはＡＣ）が流れることを可能にするために構成される。

いくらかの実施形態では、電気化学セルには、アノード電極管およびカソード電極管間に配置される双極性電極管がさらに含まれる。

いくらかの実施形態では、アノード電極管はアノード電極管と同じ直径を有するカソード電極管から電気化学セルの長さに沿って横方向に変位される。電気化学セルには、アノードハーフ（anodic half）およびカソードハーフを含む電極管が含まれ得る。

いくらかの実施形態では、電気化学セルには、アノード電極管およびカソード電極管のそれぞれの同心円状にアレンジされた隣接する対の間に配置される複数の双極性電極管がさらに含まれる。

いくらかの実施形態では、複数のアノード電極管および複数のカソード電極管の少なくとも一は穿孔されるか、および／または流体透過性である。

いくらかの実施形態では、電気化学セルには、隣接する電極管の間に位置付けられる少なくとも一のセパレータがさらに含まれ、少なくとも一のセパレータは隣接する電極管間のギャップを規定および維持するために構成される。セパレータは隣接する電極管間に規定されるギャップを通して電解質溶液の流れに対してオープンであり得る。

いくらかの実施形態では、電気化学セルは複数の同心電極管の縁部に電気的にカップリングされるスポークを含む金属性ハブがさらに含まれる。各スポークは複数の同心電極管の縁部に係合して複数の同心電極管において隣接する電極管の間のギャップを維持するスロットを含み得る。

いくらかの実施形態では、中央コア要素は電気化学セルの最も内側の同心管電極の端部内に配置されるエンドキャップを含む。

いくらかの実施形態では、電気化学セルはオブラウンド断面を有する。

いくらかの実施形態では、電気化学セルには、アノードおよびカソードの一方と電気的に連結する電気コネクタがさらに含まれ、電気コネクタは電解質溶液による化学的攻撃に対して異なる程度の抵抗性を有する少なくとも二の物質を含む。少なくとも二の物質は第一の物質および第二の物質を含み得、および電気コネクタは第一の物質で形成される流体透過性本体を含み得る。流体透過性本体は複数の開口部を含んでよい。

いくらかの実施形態では、電気化学セルは第一の物質で形成された流体透過性本体に一以上の機械的ファスナーによりカップリングされる第二の物質のプレートまたは本体を含む。

いくらかの実施形態では、電気化学セルは第一の物質で形成された流体透過性本体に圧縮フィット（compression fit）によりカップリングされる第二の物質のプレートまたは本体を含む。

いくらかの実施形態では、電気化学セルは第一の物質で形成された流体透過性本体の縁部において形成される細線（threads）により第一の物質で形成された流体透過性本体にカップリングされる第二の物質のプレートまたは本体を含む。

いくらかの実施形態では、電気化学セルは第二の物質で形成される本体を含み、第一の物質で形成される流体透過性本体に第二の物質で形成される本体の筒状部分において形成される細線によりカップリングされる。

いくらかの実施形態では、電気化学セルは第一の物質で形成される本体に溶接される第二の物質で形成される本体を含む。

別の態様によれば、電気化学セルを含むシステムが提供される。電気化学セルには、入口、出口、および中心軸を有するハウジングおよび中心軸についてハウジング内に実質同心的に配置され、およびアノード−カソード対のアノードおよびカソード間に活性領域を規定するアノード−カソード対が含まれ、アノードおよびカソードの少なくとも一方の活性表面積はハウジングの内側面の表面積よりもひろい表面積を有し、アノード−カソード対は電気化学セルを通過するすべての流体が活性領域を通して軸方向に導かれるために構成およびアレンジされる。本システムには、電気化学セルと流体連結する電解質の供給源がさらに含まれる。電気化学セルは電解質の供給源からの電解質から一以上の反応生産物を生産するために、および一以上の反応生産物を産出するために構成される。システムには、電気化学セルによって産出される一以上の反応生産物について使用場所がさらに含まれる。一以上の反応生産物は消毒剤を含み得る。消毒剤は次亜塩素酸ナトリウムを含むか、またはそれから本質的になり得る。

いくらかの実施形態では、電解質の供給源には、塩水および海水のうちの一が含まれる。

いくらかの実施形態では、システムは船および石油プラットフォーム（石油掘削用プラットフォームとも称する）のうちの一において含まれる。

いくらかの実施形態では、使用場所は冷却水システムおよびバラストタンクのうちの一を含む。

いくらかの実施形態では、システムは地上にある石油掘削システムにおいて含まれ、そこで使用場所は石油掘削システムのダウンホールである。

別の態様によれば、電気化学セルが提供される。本電気化学セルは、ハウジングにおいて配置されるカソードおよびアノードで、およびそれらの間にギャップを規定するものを含み、各々のカソードおよびアノードは弓状部分（arcuate portions）を含み、アノードの活性表面積はハウジングの内側面の表面積よりもひろく、およびカソードの活性表面積はハウジングの内側面の表面積よりもひろく、カソードおよびアノードは電気化学セルを通過するすべての流体がギャップを通して軸方向に導かれるために構成およびアレンジされる。

いくらかの実施形態では、アノードは弓状基部から延びる複数のプレートを含み、およびカソードは弓状基部から延びる複数のプレートを含み、アノードの複数のプレートはカソードの複数のプレートとインターリーブする。

別の態様によれば、電気化学セルが提供される。電気化学セルは、ハウジングにおいて配置されるカソードおよびアノードで、およびそれらの間にギャップを規定するものを含み、各々のカソードおよびアノードはハウジングの内側面のそれぞれの部分に適合する部分を含み、アノードの活性表面積はハウジングの内側面の表面積よりひろく、およびカソードの活性表面積はハウジングの内側面の表面積よりもひろく、カソードおよびアノードは電気化学セルを通過するすべての流体がギャップを通して軸方向に導かれるために構成およびアレンジされる。アノードおよびカソードの少なくとも一方はコルゲーテッド部分（波形部分とも称する）を含み得る。

一実施形態では、ＣＴＥセルのシステムにおける同心管電極（ＣＴＥ）セルを通した流速およびＣＴＥセルの電極に適用される電流密度を変動させることによって、スケール形成を引き起こす要因を低減し、およびそれゆえにより一層高い生産物強度を有する新規システムを構築することが可能である。

一態様によれば、電気塩素化システムが提供される。本システムには、供給流体の供給源、生産物流体出口、および供給流体の供給源および生産物流体出口間に流体的に接続される複数の電気化学セルが含まれる。本システムは、少なくとも一の複数の電気化学セルを第一の電流密度または第一の流量の一にて操作するために、および別の複数の電気化学セルの一を第二の電流密度または第二の流量で、それぞれが第一電流密度または第一流量とは異なるものにて操作するために構成される。

いくらかの実施形態では、複数の電気化学セルは直列に流体的に接続される直列電気化学セルである。

いくらかの実施形態では、複数の電気化学セルは並列に流体的に接続される並列電気化学セルである。

いくらかの実施形態では、複数の電気化学セルは直列に流体的に接続される一以上の直列電気化学セルと共に並列に流体的に接続される一以上の並列電気化学セルを含む。

いくらかの実施形態では、複数の電気化学セルは直列に電気的に接続される。

いくらかの実施形態では、複数の電気化学セルは並列に電気的に接続される。

いくらかの実施形態では、複数の電気化学セルは直列に電気的に接続される一以上の電気化学セルと共に並列に電気的に接続される一以上の電気化学セルを含む。

いくらかの実施形態では、複数の電気化学セルは他の複数の電気化学セルから電気的に独立する一以上の電気化学セルを含む。

いくらかの実施形態では、システムには、第二の電気化学セルの流体的に上流の第一の電気化学セルを第一の電流密度にて操作するために、および第二の電気化学セルを第二の電流密度にて操作するために構成されるコントローラがさらに含まれ、第一の電流密度は第二の電流密度よりも高い。

いくらかの実施形態では、システムには、第一の電気化学セルおよび第二の電気化学セル間に流体的に配置される第三の電気化学セルがさらに含まれる。

いくらかの実施形態では、コントローラは、第三の電気化学セルが第一の電流密度よりも低くおよび第二の電流密度よりも高い第三の電流密度にて操作されるためにさらに構成される。

いくらかの実施形態では、システムには、第二の電気化学セルの流体的に下流に配置される第四の電気化学セルがさらに含まれ、コントローラは第四の電気化学セルを第二の電流密度にて操作するためにさらに構成される。

いくらかの実施形態では、システムには、ポンプがさらに含まれ、コントローラは、ポンプに流体を供給流体の供給源から各々の第一、第二、第三、および第四の電気化学セルを通して第一の流量にて流させるためにさらに構成される。

いくらかの実施形態では、複数の電気化学セルは供給流体の供給源および流体的に直列に接続される複数の直列電気化学セル間に流体的に並列に接続される並列電気化学セルの第一のグループを含む。

いくらかの実施形態では、システムには、並列電気化学セルのグループにおいて各々の電気化学セルを第一の流量にて操作するために、および複数の直列電気化学セルにおいて各々の電気化学セルを第二の流量にて操作するために構成されるコントローラがさらに含まれ、第一の流量は第二の流量よりも少ない。

いくらかの実施形態では、並列電気化学セルのグループにおいて各々の電気化学セルからの流体出口導管は複数の直列電気化学セルの単一の流体インプット導管中に組み合わされる。

いくらかの実施形態では、コントローラは並列電気化学セルのグループにおいて各々の電気化学セルおよび複数の直列電気化学セルにおいて各々の電気化学セルを第一の電流密度にて操作するためにさらに構成される。

いくらかの実施形態では、コントローラは、並列電気化学セルのグループにおいて各々の電気化学セルを第一の電流密度にて操作するために、および複数の直列電気化学セルにおいて各々の電気化学セルを第二の電流密度にて操作するためにさらに構成される。

いくらかの実施形態では、第一の電流密度は第二の電流密度より大きい。

いくらかの実施形態では、システムには、複数の電気化学セルの流体出口に流体的に接続される生産物タンクがさらに含まれる。

いくらかの実施形態では、システムには、生産物タンクの流体出口に接続される流体入口および生産物タンクの流体入口に接続される流体出口を有する並列電気化学セルがさらに含まれる。

いくらかの実施形態では、システムは、並列電気化学セルを第一の電流密度とはおよび第二の電流密度とは異なる第三の電流密度にて操作するために構成されるコントローラがさらに含まれる。

いくらかの実施形態では、システムには、第一の流量とはおよび第二の流量とは異なる第三の流量にて並列電気化学セルを操作するために構成されるコントローラがさらに含まれる。

いくらかの実施形態では、システムには、並列電気化学セルを第一の電流密度または第二の電流密度の一にて操作するために構成されるコントローラがさらに含まれる。

いくらかの実施形態では、システムには、並列電気化学セルを第一の流量または第二の流量のうちの一にて操作するために構成されるコントローラがさらに含まれる。

別の態様によれば、電気塩素化システムが提供される。本システムには、供給流体の供給源、生産物流体出口、供給流体の供給源の流体出口に並列に流動的に（fluidly）接続される一対の並列電気化学セル、一対の並列電気化学セルおよび生成物流体出口間に直列に流体的に接続される直列電気化学セル、および一対の並列電気化学セルを第一の電流密度または第一の流量の一にて操作するために、および直列電気化学セルを第一の電流密度または第一の流量とは異なる第二の電流密度または第二の流量にて操作するために構成されるコントローラが含まれる。

いくらかの実施形態では、コントローラは一対の並列電気化学セルおよび直列電気化学セルにおいて各々の電気化学セルを同じ電流密度にて操作するために構成される。

別の態様によれば、電気塩素化システムを操作する方法が提供される。本方法には、システムの第一の電気化学セルを通しておよび第二の電気化学セルを通して供給流体を流すことが含まれ、第二の電気化学セルは、第一のセルのそれぞれの電流密度または流速とは異なる電流密度または異なる流速の一にて操作される。

いくらかの実施形態では、方法には、供給流体を第一の電気化学セルを通しておよび第二の電気化学セルを通して直列に流すことが含まれる。

いくらかの実施形態では、方法には、供給流体を第一の電気化学セルを通しておよび第二の電気化学セルを通して並行して流すことが含まれる。

いくらかの実施形態では、方法には、供給流体を第三の電気化学セルを通して第一および第二の電気化学セルと共に直列に流すことがさらに含まれる。

いくらかの実施形態では、方法には、供給流体を双方の第一および第二の電気化学セルから第三の電気化学セル中に流すこと、または供給流体を第三の電気化学セルから双方の第一および第二の電気化学セル中に流すことの一がさらに含まれる。

いくらかの実施形態では、第三の電気化学セルを通した供給流体の流速は、第一および第二の電気化学セルを通した供給流体の流速の合計である。

いくらかの実施形態では、各々の第一、第二、および第三の電気化学セルは同じ電流密度にて操作される。

いくらかの実施形態では、方法には、供給流体を同じ流速にて第一および第二の電気化学セルを通して流すことが含まれる。

いくらかの実施形態では、方法には、第一の電気化学セルを第二の電気化学セルよりも高い電流密度にて操作することがさらに含まれる。

いくらかの実施形態では、方法には、供給流体を第一の電気化学セルを通した供給流体の流速よりも早い流速にて第二の電気化学セルを通して流すことが含まれる。

いくらかの実施形態では、方法には、供給流体を第二の電気化学セルの出口から第二の電気化学セルの入口に再循環させることがさらに含まれる。

いくらかの実施形態では、方法には、第一の電気化学セルを第二の電気化学セルよりも高い電流密度にて操作することがさらに含まれる。

いくらかの実施形態では、方法には、供給流体を第二の電気化学セルの出口から第一の電気化学セルの入口に再循環させることがさらに含まれる。

いくらかの実施形態では、方法には、第一の電気化学セルを第二の電気化学セルよりも高い電流密度にて操作することがさらに含まれる。

いくらかの実施形態では、方法には、供給流体を生産物タンクから第一の電気化学セル中に、第一の電気化学セルから第二の電気化学セルを通して、および第二の電気化学セルから生産物タンク中に戻して流すことがさらに含まれる。

いくらかの実施形態では、方法には、第一の電気化学セルを第二の電気化学セルよりも高い電流密度にて操作することがさらに含まれる。

いくらかの実施形態では、方法には、供給流体を第一の電気化学セルから生成物タンク中に流すことがさらに含まれる。

いくらかの実施形態では、方法には、供給流体を生産物タンクから第二の電気化学セルを通しておよび次いで生成物タンク中に戻して再循環させることがさらに含まれる。

いくらかの実施形態では、方法には、第一の電気化学セルを第二の電気化学セルよりも高い電流密度にて操作することがさらに含まれる。

別の態様によれば、電気塩素化システムを操作する方法が提供される。本方法には、生産物溶液を生産するために供給流体を第一の流量にて電解槽を通して流すことであり、電解槽は一以上の電気化学セルを含むこと、生産物溶液を第一の流量にて操作する電解槽から生産物タンク中に流すこと、生産物溶液を生産物タンクから電解槽を通しておよび生産物タンク中に第一の流量より高い第二の流量にて戻して再循環させること、および生産物溶液を生産物タンクからおよび電気塩素化システムの出口を通して使用場所に第二の流量より高い第三の流量にて流すことが含まれる。

ここに開示する方法の実施形態は供給流体から少なくとも３０００ｐｐｍのＮａＯＣｌ濃度を有する生産物溶液を電気化学的に生成することを含み得る。

ここに開示する方法の実施形態は供給流体から少なくとも６０００ｐｐｍのＮａＯＣｌ濃度を有する生産物溶液を電気化学的に生成することを含み得る。

添付の図面は一定の縮尺で描くことを意図していない。図面では、様々な図において例示する同一またはほぼ同一の各コンポーネントは同様の数字で表す。明確にする目的のために、あらゆるコンポーネントがすべての図面でラベル付けされているとは限らない。図面について以下説明する：
同心管電解槽セルの実施形態の斜視図である。 図１Ａの同心管電解槽セルの側面図である。 図１Ａの同心管電解槽セルの断面図である。 マルチ管同心管電解槽セルの実施形態の斜視図である。 図２Ａの同心管電解槽セルの側面図である。 図２Ａの同心管電解槽セルの断面図である。 ２０セル電解槽システムの異なる設計パラメータをリストする表を含む図である。 電解槽システムにおけるセル間の流動的接続の異なるアレンジメント（配列とも称する）の例を示す。 電解槽システムにおけるセル間の電気的接続の異なるアレンジメントの例を示す。 電解槽システムにおけるセル間の異なるアレンジメントの再循環ラインの例を示す。 電解槽システムにおける電気化学セルを通した生産物タンクからの流体の再循環を例示する。 ワンススルー電解槽システムの例を描く。 フィードアンドブリード電解槽システムの例を描く。 複数のＣＴＥセルを直列に含むワンススルー電解槽システムの例を描く。 複数のＣＴＥセルを直列に含むワンススルー電解槽システムの別の例を描く。 並列に操作される第一の複数のＣＴＥセルおよび直列に操作される第二の複数のＣＴＥセルを含むワンススルー電解槽システムの例を描く。 複数のＣＴＥセルを直列に含むワンススルー電解槽システムの別の例を描く。 直列に操作される第一の複数のＣＴＥセルおよび生産物タンクからのフィードアンドブリードラインにおいて配置される並列ＣＴＥセルを含む電解槽システムの例を描く。 フィードアンドブリード電解槽システムの別の例を描く。 図１５Ａのシステムの操作パラメータの表である。 ここに開示する電気化学セルおよびシステムの実施形態についての制御システムを例示する。および 図１６の制御システムについてのメモリシステムを例示する。

詳細な記載
ここに開示する態様および実施形態は、以下の説明において記載し、または図面において例示する構成および構成要素の配列の詳細に制限されない。ここに開示する態様および実施形態は、種々の仕方において実践され、または遂行される能力がある。また、ここで使用する語法および用語は説明を目的とするものであり、および制限と見なされるべきではない。ここにおける「including（含むこと、全体の一部・成分として含むこと、などとも称する）」、「comprising（備えること、含むこと、構成要素として持つこと、などとも称する）」、「having（有すること、もつこと、などとも称する）」、「containing（含有すること、一定の枠内に含むこと、などとも称する）」、「involving（伴うこと、含むこと、関与すること、などとも称する」、およびそれらの変形の使用は、その後に列挙する項目およびその相当語ならびに追加の項目を包含することを意味する。

この開示は電気塩素化セルおよび電気塩素化デバイスを含め、システムの様々な実施形態を説明するが、この開示は電気塩素化セルまたはデバイスを含むシステムに制限されず、およびここに開示する態様および実施形態は、多目的のいずれかのものについて使用される電解および電気化学セルが含まれるシステムに適用可能である。

目下の商業上利用可能な電気塩素化セルは典型的に、二の電極アレンジメント（電極配列とも称する）、同心管（concentric tubes）（ＣＴＥ）および平行プレート（ＰＰＥ）のうちの一に基づく。

ここで開示する態様および実施形態は概して、消毒剤、例えば、次亜塩素酸ナトリウムなどのようなものを生成するために電気化学デバイスを含むシステムを対象とする。「電気化学デバイス」および「電気化学セル」という用語およびそれらの文法上の変形は、「電気塩素化デバイス」および「電気塩素化セル」およびそれらの文法上の変形を包含すると理解されるべきである。ここに開示する電気化学セルの態様および実施形態は一またはそれよりも多く（単に、一以上と称する）の電極を含むとして説明される。

ここに開示するシステムにおいて含まれる電気化学セルの実施形態は、金属電極、例えば、一以上のアノード、一以上のカソード、および／または一以上の双極性電極を含み得る。ここで使用するように「金属電極」という用語またはその文法上の変形は、一以上の金属、例えば、チタン、アルミニウム、またはニッケルから形成され、それら含み、またはそれらからなる電極を包含すると理解されるが、用語「金属電極」は他の金属または合金からなることを含む電極を除外しない。いくらかの実施形態では、「金属電極」は異なる金属のマルチ層（multiple layers）を含み得る。ここに開示する実施形態のいずれか一以上において利用される金属電極は高導電性金属、例えば、銅またはアルミニウムのコアを含み得、電解質溶液による化学的攻撃に対する高い耐性を有する金属または金属酸化物、例えば、チタン、白金、混合金属酸化物（ＭＭＯ）、マグネタイト、フェライト、コバルトスピネル、タンタル、パラジウム、イリジウム、銀、金、またはその他のコーティング物質の層いよりコーティングされる。「金属電極」は、耐酸化性コーティング、例えば、制限されないが、白金、混合金属酸化物（ＭＭＯ）、マグネタイト、フェライト、コバルトスピネル、タンタル、パラジウム、イリジウム、銀、金、または他のコーティング物質によりコーティングされ得る。ここに開示する実施形態で利用される混合金属酸化物には、ルテニウム、ロジウム、タンタル（随意にアンチモンおよび／またはマンガンと共に合金化される）、チタン、イリジウム、亜鉛、スズ、アンチモン、チタン−ニッケル合金、チタン銅合金、チタン鉄合金、チタン−コバルト合金、または他の適切な金属または合金の一以上の酸化物または酸化物群を含み得る。ここで開示する実施形態で利用されるアノードは、プラチナおよび／またはイリジウム、ルテニウム、スズ、ロジウム、またはタンタル（随意にアンチモンおよび／またはマンガンと共に合金化される）の一以上の酸化物または酸化物群でコーティングし得る。ここに開示する実施形態で利用されるカソードは、プラチナおよび／またはイリジウム、ルテニウム、およびチタンの一以上の酸化物または酸化物群でコーティングされ得る。ここで開示する実施形態で利用される電極は、チタン、タンタル、ジルコニウム、ニオブ、タングステン、および／またはシリコンの一以上のベースを含み得る。ここに開示する任意のシステムにおける任意の電気化学セルのための電極は、プレート、シート、ホイル、押し出し物、および／または焼結物として、またはそれらから形成することができる。

ここに開示するシステムにおいて含まれる電気化学セルのいくらかの態様および実施形態は硬質電極（rigid electrodes）を含むものとして説明される。本用語をここで使用するとき、「硬質」物体は通常の操作温度および/または高温にて加えられる力が不存在な場合にその形状を維持するものである。ここで使用する用語として、「硬質電極」はスペーサを必要とせずに、ここに開示する電気化学セルおよびデバイスの様々な実施形態において隣接電極または電極巻線（electrode windings）間のその形状および分離をそれが維持するように十分な機械的剛性（mechanical stiffness）を有すると考えられる。例えば、金属コーティングを含む可撓性フィルムは、本用語をここで使用するとき、「硬質電極」と考えるべきではない。

ここで使用する「管」という用語は、筒状（cylindrical）導管を含むが、もっとも他の断面形状を有する導管、例えば、正方形、長方形、楕円形、またはオブラウンド（長円形とも称する）形状または任意の規則的または不規則な多角形のような断面形状を有する導管を除外しない。

ここで使用する「同心管」または「同心螺旋」という用語は、共通の中心軸を共有する管またはインターリーブした（交互配置したとも称する）螺旋を含むが、同心管またはインターリーブした螺旋のセットにおいて各々の同心管またはインターリーブした螺旋に関して必ずしも中心ではない共通軸を囲む管またはインターリーブした螺旋を除外しない。

いくらかの実施形態では、中心軸に垂直に規定される平面において電気塩素化セル線の中心軸から電気塩素化セルの周辺に向かって通る線は、マルチ電極プレートを通過する。マルチ電極プレートはマルチアノードおよび/またはマルチカソードおよび/またはマルチ双極性（multiple bipolar）電極を含み得る。中心軸は電気化学セルを通して流体の平均的な流れ方向に平行であり得る。

マルチアノードまたはカソード管電極を含め、ここに開示するシステムにおいて含まれる電気化学セルの実施形態では、マルチアノード管電極は集合的にアノードまたはアノード管と称し得、およびマルチカソード管電極は集合的にカソードまたはカソード管と称し得る。マルチアノードおよび/またはマルチカソード管電極を含むシステムにおいて含まれる電気化学セルの実施形態では、マルチアノード管電極および/またはマルチカソード管電極はここでは集合的にアノード-カソード対と称し得る。

ここに開示するシステムにおいて含まれる電気化学セルのいくらかの態様および実施形態では、同心管電極、例えば、ここに開示するような一以上のアノードおよび/またはカソードが含まれ、電極は電気化学セルの中心軸に平行な方向において電極間の一以上のギャップ（間隙とも称する）を通して流体を導くために構成およびアレンジ（配列とも称する）される。電気化学セルのいくらかの態様および実施形態では、同心管電極、例えば、ここに開示する一以上のアノードおよび/またはカソードが含まれ、電極は電気化学セルの中心軸に平行な方向において電極間の一以上のギャップを通して電気化学セル中に導入されるすべての流体を導くために構成およびアレンジされる。

電気塩素化セルは、海洋、オフショア、自治体（municipal）、産業および商業用途で使用される。複数の同心電極管を含む電気塩素化セルの設計パラメータ、例えば、電極間の間隔、電極の厚さおよびコーティング密度、電極面積、電気接続の方法、などは、異なる履行（implementations）のために選定することができる。ここに開示する態様および実施形態は、電極の数、電極間の空間、電極物質またはスペーサ物質、電気塩素化セル内の通過回数または電極コーティング物質に制限されない。

ＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＵＳ２０１６／０１８２１０号はあらゆる目的のために参照により全体がここに組み込まれる。

ＣＴＥセルの主な考慮事項の一つはカソードのスケーリングのものであり、それは生成することができる次亜塩素酸塩の全体的な強度を制限する。カソードでの局所ｐＨが１０．７−１１に近づくと、溶液におけるマグネシウムが沈殿して水酸化マグネシウムを形成し、および電極表面を塞ぐ。特定の理論に縛られることなく、ＣＴＥセルのカソードで次の反応が発生してスケールが生成され得ると考えられる：
CaCl₂ + 2HCO₃ + 2 NaOH →CaCO₃ + 2H₂O^- + 2NaCl
2NaOH + MgCl₂ → 2NaCl + Mg(OH)₂

過剰な水素（減少した容量）および高温（より一層速い反応速度論）の存在により、スケールについての可能性もまた増加することができる。スケールの堆積物が形成され続ける場合、それらはＣＴＥ電極のギャップを塞ぐことができ、システムが故障を起こす。

スケールの防止について二つの対策は次のとおりである：
・乱流：２ｍ／ｓを超える速度はスケールをきれいにすると考えられる
・電流密度：３０００Ａ／ｍ^２は公称値であるが、約１５００Ａ／ｍ^２に下げることができる

ここで開示する態様および実施形態はシステムのＣＴＥセルにおいてスケールを集積することなく以前に達成可能であったよりも高い濃度のＮａＯＣｌを有する生産物を生産するためにマルチＣＴＥセルを含むシステムの操作を提供する。態様および実施形態は、適切な流速（flow velocities）および電流密度を有するＣＴＥセルの適切な構成を選定することによってこれらの利点を達成し得る。セルのスケーリングなしで高生産物濃度を達成するために選定または調整し得る他のパラメータには、給水組成（例は、ＴＤＳ、ｐＨ、など）および／または反応速度論（例は、温度、流量、など）が含まれる。

セル設計の別の態様は容量測定フットプリント（volumetric footprint）のものであり、それはフットプリントが大きいほど相対的操作費用（ＯＰＥＸ）コストが一層高くなるからである。以前の本技術のＣＴＥセルの状態は、例えば、図１Ａ−１Ｃにおいて例示するように、約０．１３８ｍ^２のアノード表面積をおおよそ０．０２ｍ^３の容量内に含んだ。しかしながら、マルチ交互同心アノード（multiple alternating concentric anodes）およびカソードを含む目下の本技術のＣＴＥセルの状態は、例えば、図２Ａ−２Ｃにおいて例示するように、同じ容量内に約０．８５ｍ^２のアノード表面積を含む。このことは同じ容量測定フットプリントについて概略６倍の増加を表す。

いくらかの例では、高温（４０℃−４５℃）を有する領域において、および平均レベルの溶解固形物（ＴＤＳ）より高いレベルを有する海水により操作される本技術のＣＴＥセルの以前の状態は、生産される可能性があった次亜塩素酸ナトリウム生産物の濃度およびスケーリングを回避するために維持する必要があった流量に関して制限されていた。中東に位置する以前の状態の本技術のＣＴＥセルの設置の一例では、セルは１０００ｐｐｍのＮａＯＣｌと共に生産物溶液を生産することができたが、３０００Ａ／ｍ^２の電流密度により８ｍ^３／ｈｒのフローレートにて操作され、および二ないし三か月ごとに実行されるクリーニング操作において除去されたスケールがまだ蓄積された。同様の条件下で、目下の状態の本技術のＣＴＥセルは１０００ｐｐｍのＮａＯＣｌと共に生産物溶液を生産し、および７．５ｍ^３／ｈの流量にて操作することができたが、および８か月の操作後のスケール集積のおかげでクリーニングを必要としない。別の例では、参照によってここに組み込まれるＰＣＴ出願番号ＰＣＴ／ＵＳ２０１８／０２７５６４号において記載される目下の状態の本技術のＣＴＥセルは、２５００−３０００ｐｐｍのＮａＯＣｌと共に生産物溶液を生産するために同じ高温／高ＴＤＳ海水により操作することの能力がある一方、２−３ｍ／ｓおよび３０００Ａ／ｍ^２の流速にて操作され、およびセルフクリーニングされ、およびスケールを生成しない。

ここで開示する異なる電気化学セル構成は、異なる設計パラメータに従って操作され得る。図３には、２０の直列に操作される電気化学セルを含むシステムの四つの異なる例からの設計パラメータをリストする表が含まれる。例１は約５０ｍｍの直径および約１ｍの長さを有する二管電気化学セルを含むシステムである。例２は約５０ｍｍの直径および約１．２ｍの長さを有する三管電気化学セルを含むシステムである。例３は約１００ｍｍの直径および約１．２ｍの長さを有する三管電気化学セルを含むシステムである。例４は約１００ｍｍの直径および約１．２ｍの長さを有する五管電気化学セルを含むシステムである。各例のシステムのＮａＯＣｌ生産（図３でのＰＲＯＤ． ＲＡＴＥ（プロダクト・レート）、ＣＥＬＬ ＯＵＴＰＵＴ（セル出力）パラメータ）は各電気化学セルの電極にわたる３０００Ａ／ｍ^２の電流密度を想定して算出した。各例は、推奨最大流量でありそれが電気化学セルにわたって関係する圧力降下およびそれらの機械的強度に基づいて設定し得るもの、および推奨最小流量でありそれが電気化学セルにおいてスケール集積を回避する速度にて設定し得るものを有する。これらのシステムはセルを通る流量が最小値を下回る場合に電気化学セルへの電流の流れを遮断するフェイルセーフと共に操作し得る（図３においてＬＩＭＩＴ ＴＲＩＰ（リミット・トリップ）パラメータ）。

図３に示すように、電解槽システムの実施形態は、例えば、同じ流速および電流密度と共に操作するすべてのセルにより直列にアレンジされる２０の電気化学セルを含み得る。３０００Ａ／ｍ^２の電流密度がその一例である。他のシステムは、１５００−３０００Ａ／ｍ^２、３０００−６０００Ａ／ｍ^２、５００−１５００Ａ／ｍ^２、または０−５００Ａ／ｍ^２の電流密度により操作し得る。いくらかの例では、電気化学セルを通る液体の流速は２−３ｍ／ｓであり得るが、他の例では０．５−２ｍ／２、３−６ｍ／ｓ、または１０−１５ｍ／ｓであり得る。図３における異なる実施形態の識別は、これらの実施形態がそれぞれ別個のものであることを示すことを意図しない。例えば、一以上の実施形態１−４の電流密度により操作される電気化学セルを含む電解槽システムは、実施形態５−９のいずれかのセル速度により操作し得る。

電解槽システムの実施形態は直列および／または並列に流体的（fluidically）におよび/または電気的に接続され得るマルチ電気化学セルを含み得る。図4は電解槽システムにおける電気化学セル間の流動的接続のアレンジメントの四つの異なる例を示す。図４でのすべての例について、セル１、２、および３は、それらのそれぞれのフロー面積に応じて、同じまたは異なる流速、およびそれらのそれぞれの電極面積に応じて、同じまたは異なる電流密度を有することができる。図４において示す例が、隣接するセル間の接続だけを示すことは認められるべきである。図４において示す例は、より一層多数、例えば、図４に示す例の一以上に従って流体的に接続される隣接する電気化学セルを伴う２０以上の電気化学セルを有する電解槽システムを包含するために拡張し得る。

電解槽システムの隣接する電気化学セルへの電力接続の異なるアレンジメントは、図５に示す例において解説する。示したように、隣接する電気化学セルは、直列、並列、直列および並列の組合せで電気的に接続され得、または別個の専用電源によってそれぞれ電力が供給されてもよい。図５においてすべての例について、セル１、２、および３は、それらのそれぞれの電極面積に応じて、同じまたは異なる電流密度（Current Densities）を有することができる。図5において示す例は、より一層多くの数、例えば、図５に示す例の一以上に従って電気的に接続される隣接する電気化学セルと共に２０以上の電気化学セルを有する電解槽システムを包含するために拡張され得る。

ここに開示する電解槽システムのいくらかの実施形態では、流体は下流の電気化学セルの出力ないし上流の電気化学セルの入口間で再循環され得る。図６は電解槽システムにおける電気化学セルを通る流体の再循環の三つの例を示す。例１では、上流セルは少なくともいくらかの流体を上流セルの出口から入口に再循環させる再循環ラインを含み得、その一方で、下流セルは再循環ラインにカップリングされない。例２では、下流セルは少なくともいくらかの流体を下流セルの出口から入口に再循環させる再循環ラインを含み得、その一方で上流セルは再循環ラインにカップリングされない。例３では、下流セルは少なくともいくらかの流体を下流セルの出口から上流セルの入口に再循環させる再循環ラインを含み得る。図６に示す各例について、再循環は一以上のセルに対して起こり得、それらのそれぞれのフロー面積に応じて、同じまたは異なる流速、およびそれらのそれぞれの電極面積に応じて、同じまたは異なる電流密度を有する。再循環は、マルチ電気化学セルを通して実行され得、および図６に例示する限られた数だけではないことが認められるべきである。例えば、図６においてセル１またはセル２のいずれかは、直列および／または並列に流体的に接続されるマルチ電気化学セルにより置き換えられ得る。

ここに開示する電解槽システムの実施形態は一以上の電気化学セルから処理された流体を受け取る生産物タンクを含み得る。図７の例に示すように、生産物タンクは一以上のセルによって供給され得、一以上のセルが生産物タンクから再循環される。一以上のセルは、それらのそれぞれのフロー面積に応じて、同じまたは異なる流速を有し得、およびそれらのそれぞれの電極面積に応じて、同じまたは異なる電流密度を有し得る。再循環はマルチ電気化学セルを通して実行され得、および図７に示す一つのセルだけでないことが認められるべきである。例えば、図７におけるセル１またはセル２のいずれかは、直列および／または並列に流体的に接続されるマルチ電気化学セルにより置き換えられ得る。

図８はワンススルー（貫流型とも称する）電解槽システムを描き、直列に三つの目下の最先端のＣＴＥセル３０５から構成される。ポンプ３１０は供給液３１５の供給源からセル３０５を通して、供給液、例えば、海水、ブライン、または汽水をポンプ輸送するために構成およびアレンジされる。ポンプ３１０、またはここに開示する異なる実施形態におけるポンプ類のいずれかは、一以上のセンサ、例えば、一以上の品質指標のための流量計または他のセンサ、例えば、ポンプを通過する流体におけるｐＨ、温度、酸化還元電位（ＯＲＰ）、導電率、または溶存酸素を測定するためのセンサを含み得る。ポンプ３１０および任意の含まれるセンサは、例えば、図１６に例示するように、システムの動作を監視および制御するための制御システムと通信し得る。他の実施形態では、電解槽システムは、コントローラを利用せず、だがむしろシステムのセルを通る流速およびセルの電流密度が一定の値に設定および操作される。

セルにおいて生成された塩素化液体は生産物として使用されるまで生産物タンク３２０に貯蔵され得る。セルで生成された塩素化液体は、ＮａＯＣｌの濃度、例えば、約３０００ｐｐｍのものを有し得る。そのような構成では、公称流速はおそらく２−３ｍ／ｓ、例えば、２ｍ／ｓ、または２ｍ／ｓ以上であろうし、公称電流密度はおそらく３０００Ａ／ｍ^２であろうし、および公称電極面積はおよそ１８の以前状態の技術のセルと等価であろう。ここに開示する異なる実施形態のいずれかにおける生産物タンク３２０またはいずれかの生産物タンク類は一以上のセンサＳ、例えば、一以上の品質指標のための流量計または他のセンサ、例えば、生産物タンク３２０において流入または存在する流体でのｐＨ、温度、酸化還元電位（ＯＲＰ）、導電率、または溶存酸素を測定するためのセンサを含み得る。生産物タンク３２０に含まれる任意のセンサは、例えば、図１６に例示するように、システムの動作を監視および制御するための制御システムと通信し得る。追加のタンク、バルブ、またはポンプは、図８に例示するシステムまたはここに開示する他のシステムのいずれかにおいて、本技術における通常の技量の者（当業者とも称される）によって認められるであろうように適切な位置に含め得ることは認められるべきである。

図９はフィードアンドブリード（feed-and-bleed）電解槽システムを描き、そこでセル３０５において、再循環ライン４２５を通してポンプ３１０に入る供給液体と混合するために、生成される塩素化液体が上流に戻される。リサイクルライン４２５は一以上のポンプおよび／またはバルブ（示さず）を含み得る。再度、公称流速はおそらく２−３ｍ／ｓ、例えば、２ｍ／ｓ、または２ｍ／ｓ以上であり、および公称電流密度はおそらく３０００Ａ／ｍ^２であろう。そのような構成では、生産される生産物流体において次亜塩素酸塩の全体的な強度を高めることが可能で、例えば、最大で約６０００ｐｐｍのＮａＯＣｌ以上までであるが、もっとも上記に詳述するように、溶液強度としてのカソードのスケーリングおよびｐＨ上昇を整えることを考慮すべきである。

上記のこと、および温度／Ｈ_２生産を制御することから、ｐＨを増加させることを補うために代わりのシステムの方向付けを想定することができたが、およびそれゆえにより一層高い生産物強度が達成される。これらのシステムは以前の技術の状態に関して、より一層小さな全体的フットプリントをさらに有するであろう。

図１０はワンススルー電解槽システムを描き、複数の、例えば、六以上、または最大で２０以上までの、目下の最新技術のＣＴＥセル３０５から直列に構成されるが、そのようなシステムはまた、六未満のセル３０５、例えば、四または五のセル３０５を直列に有し得ることが認められるべきである。より一層低い電流密度、例えば、１５００Ａ／ｍ^２、１０００Ａ／ｍ^２、または５００Ａ／ｍ^２は、ｐＨの増加を補うために供給入口に近いシステムの始まりでのセルでの電極よりもシステムの端部でのセルの電極にわたって適用される。適用される電流密度は最も高い値、例えば、はるかに上流のセル３０５にて２５００Ａ／ｍ^２から下がり得、および例えば、直列での第二および第三のセル３０５において２０００Ａ／ｍ^２および１５００Ａ／ｍ^２にまで下がり得る。適用される電流密度は、さらに下流のセルについて下がり続けてよく、または一定値、例えば、隣接する下流のセル３０５について１５００Ａ／ｍ^２、１０００Ａ／ｍ^２、または５００Ａ／ｍ^２に達し得る。流体の流速はシステムにおいて各セル３０５について同じ、例えば、２−３ｍ／ｓ、２ｍ／ｓ、または２ｍ／ｓ以上であり得る。

別の実施形態では、図１０において描くものと同様のシステムを提供してもよいが、すべてのセル３０５の電流密度は、図８および９のシステムにおけるセルの公称電流密度未満に、例えば、図１１に例示するように、１５００Ａ／ｍ^２までに低減され得る。流体の流速はシステムにおいて各セル３０５について同じ、例えば、２−３ｍ／ｓ、２ｍ／ｓ、または２ｍ／ｓ以上であり得る。

いくらかの実施形態では、ＣＴＥセルのシステムにおいて一以上のセルを通した流体の流速はスケーリングを低減または防止するレベルに調整し得る。マルチのＣＴＥセルを直列に含むシステムでは、より一層高いｐＨを有する流体を処理するために期待されるであろうセル、例えば、システムの下流部分でのセルは、設定されたセルを通した流体の流速と共により一層高いレベルにて操作することができたが、それはより一層低いｐＨを有する流体を処理するために期待されるであろうセル、例えば、システムの上流部分におけるセルを通した流体の流速である。いくらかの実施形態では、このことは上流のＣＴＥセルを並列に、および下流のＣＴＥセルを直列に操作することによって達成し得る。例えば、図１２に例示するように、四つの上流セル３０５Ｕおよび二以上の下流セル３０５Ｄがある。下流セルのグループへの流体入口は上流セルの組み合わされた流体出口と流体連結する（in fluid communication with、流体連通するとも称する）。上流セルの第一グループまたは第一平行対は上流セルの第二グループまたは第二平行対の上流で流体連結にある。上流セルの第二平行対の出口からの流体フローは合流し、および第一の下流セルのグループの入口に入る。第一の下流セルのグループに入る流体の流速は上流セルの第二平行対の出口を出る流体の流速の合計である。少なくとも第二での、およびいくらかの実施形態では、二よりも多くの追加の下流セルは第一のグループの下流セルの下流に直列に接続される。各々の上流セルを通した流体の流速は２−３ｍ／ｓ、例えば、２ｍ／ｓ、または２ｍ／ｓ以上であり得る。各々の下流セルを通した流体の流速は４−６ｍ／ｓ、例えば、４ｍ／ｓ、または４ｍ／ｓ以上であり得る。各々の上流セルおよび各々の下流セルに適用される電流密度は等しくてよく、例えば、３０００Ａ／ｍ^２にある。他の実施形態では、上流セルの電極にわたって適用される電流密度は、下流セルの電極にわたって適用されるものよりも高いか、または低くてもよい。図１２に例示するものと同様のシステムは上流セルの各グループにおいて二より多くのセルを並列に含み得、および／または二より多くのグループの並列セルを含み得ることは認められるべきである。いくらかの実施形態では、並列ＣＴＥセルのグループでの異なるＣＴＥセルにおける、または異なる直列にアレンジされたＣＴＥセルにおける電流密度および／または流量は異なる。

直列構成におけるＣＴＥセルを通る流体フローの速度は、例えば、図１０および１１に例示するようにまた、システム、例えば、図１３または１４に例示するものなどのようなものにおいて、セルを通して公称上の流体フローを超えて増加し得る。セルを通したより一層速い流体の流速は各々のセルが図１０または１１のシステムにおけるセルよりも高い電流密度にて操作されることを可能にし得る一方、まだスケーリングがほとんど、またはまったくないことを見せる。図１３に例示するように、より一層速い流速は４−６ｍ／ｓ、例えば、４ｍ／ｓ、または４ｍ／ｓ以上であり得る。図１２に例示するように、より一層速い流体フローにて動作する直列のセルに適用される適用電流密度は、例えば、３０００Ａ／ｍ^２であり得る。適用される電流密度は図１３に例示するように、より一層速い流体の流速にて操作される各々の直列にアレンジされるセルについて同じであり得るが、他の実施形態では、異なるセルについて異なり得、例えば、他のセルより一層下流であるセルについては低く、およびシステムにおいて他のセルの上流のセルについてはより一層高い。

別の実施形態では、ＣＴＥセルはフィードアンドブリード流体ラインにおいて提供され得る。フィードアンドブリード流体ラインは流体を除去し、およびシステム、例えば、図８に例示するようなものの生産物タンクに戻し得、それは複数、例えば、二、三、またはそれよりも多くのＣＴＥセルを直列で含み、それらは処理された流体を生産物タンクに提供する。並列ＣＴＥセルが生産物タンクからの流体を処理および再循環させる実施形態の一つの構成を図１４に例示する。生産物タンク３２０から並列ＣＴＥセル９０５、ポンプ９１０、およびフィードアンドブリード流体ライン９１５を通した流体の処理および再循環は直列のＣＴＥセル３０５においてスケーリングのリスクを増加させることなく生産物タンク３２０においてＮａＯＣｌの濃度を増加させる。直列ＣＴＥセル３０５は２−３ｍ／ｓ、例えば、２ｍ／ｓ、または２ｍ／ｓ以上の公称流体流速および３０００Ａ／ｍ^２の公称電流密度にて動作し得る。並列ＣＴＥセル９０５はＸ ｍ／ｓの流体フローおよびＹ Ａ／ｍ^２の電流密度にて動作し得る。ＸおよびＹの値は例えば、生産物タンク３２０においてＮａＯＣｌの望ましい濃度に基づいて選定され得る。いくらかの実施形態では、並列ＣＴＥセル９０５を通した流体フローは、２−３ｍ／ｓ、例えば、２ｍ／ｓ、または２ｍ／ｓ以上であり得、または４−６ｍ／ｓ、例えば、４ｍ／ｓ、または４ｍ／ｓ以上であり得る。並列ＣＴＥセルの電極にわたって適用される電流密度は、例えば、１５００Ａ／ｍ^２、２０００Ａ／ｍ^２、２５００Ａ／ｍ^２、または３０００Ａ／ｍ^２、１５００Ａ／ｍ^２未満、または３０００Ａ／ｍ^２よりも高いかのいずれでもあり得る。生産物タンク３２０において液体でのＮａＯＣｌの濃度は、例えば、３０００ｐｐｍ以上、例えば、並列ＣＴＥセル９０５を通した生産物タンク液体の再循環によって、最大で６０００ｐｐｍ以上にまで設定または維持し得る。システムは、直列ＣＴＥセル３０５を通した流体フローと同じ速度（same velocity than）、例えば、２−３ｍ／ｓ、２ｍ／ｓ、または２ｍ／ｓ以上にて生産物タンクから引き出された処理済み流体により定常状態下に動作し得る。システムは生産物タンクにおいてＮａＯＣｌの濃度を集積するために直列ＣＴＥセル３０５を通した流体フローよりも遅い速度にて生産物タンクから引き出された処理済み流体により動作し得るか、または直列ＣＴＥセル３０５を通した流体フローよりも速い速度にて生産物タンクから引き出された処理済み流体により、随意に生産物タンクにおいてＮａＯＣｌの濃度を下げるために、中断された並列ＣＴＥセル９０５を通したフローにより動作し得る。

フィードアンドブリードタイプの電気化学セルシステムの別の実施形態を図１５Ａに例示する。この構成では、バルブＣＶ１およびＣＶ２が開放される一方、バルブＣＶ３およびＣＶ４が閉じられる。電解槽は、それが直列および／または並列において流体的および／または電気的にカップリングされる一以上のＣＴＥセルを含み、およびそれが前述の実施形態のいずれかに従ってアレンジされるＣＴＥセルのグループを含み得るが、ポンプＡ（Ｐｏｍｐ Ａ）を介して生産物タンクが満たされるまでシステムのｉ９ｎｌｅｔから供給流体を引き出すために動作する。タンクの充填または組み立て操作の間、ポンプＡは、例えば、１２ｍ^３／ｈｒにて、または２−３ｍ／ｓで電解槽を通して流体を流すために動作し得る。生産物タンクにおけるＮａＯＣｌの公称濃度は約１５００ないし１８００ｐｐｍ間であろう。一旦生産物タンクが満たされると、バルブＣＶ１を閉じ、およびバルブＣＶ３を開く。電解槽はポンプＡを介して再び動作し、および生産物タンクにおける流体溶液は、電解槽を遡っておよび生産物タンク中に戻されリサイクルする。リサイクル操作中の動作は電解槽のＣＴＥセルのセルフクリーニングを強化するために、より一層速い流速であろう。いくらかの場合、リサイクル動作中の電解槽を通した流体の流速は、４−５ｍ／ｓ（例えば、２４ｍ^３／ｈｒにて作動するポンプＡ）であろうし、および他の場合には、それはより一層速いであろう。最大流体流速は電解槽のＣＴＥセルの圧力定格に依存し得る。システムはより一層高い生産物強度を達成するために継続的に操作されるであろう。いくらかの例では、ＮａＯＣｌ生産物強度は３０００ｐｐｍに達するであろう。他の例では、より一層高いＮａＯＣｌ濃度を達成することができた。生産物タンクにおけるＮａＯＣｌのピーク濃度は最大のセルフクリーニング速度に対するＭｇおよびＣａ沈殿間のバランスに依存し得る。生産物を使用場所（point of use、ユースポイントとも称する）に投入することのために、バルブＣＶ１およびＣＶ２を閉じ、その一方バルブＣＶ３およびＣＶ４を開く。次いでバルク生産物のタンク溶液を使用して、使用場所でドースに外部から衝撃を与えるために、ポンプＡおよびＢを使用する。図１５Ｂでの表は、組み立て（メークアップとも称する）、リサイクル、およびショックドーズ操作中の例示的な流量ならびにバルブおよび電解槽条件を示す。

いくらかの実施形態では、例えば、図１５Ａにおいて例示するように、ここに開示する任意のシステムの生産物タンクまたは生産物タンク（群）（product tank(s)）（「（群）」は複数もあり得るときに使用する）は、傾斜した、例えば、円錐形の、側壁３２５、および例えば、バルブＣＶ５により開放または閉ざされ得る沈殿物出口３３０を有する下端を含み得る。カルシウムおよびマグネシウムの堆積物は次亜塩素酸ナトリウムまたは海水よりも比重が高く、および生産物タンクにおいて沈殿する傾向があり得る。沈殿した堆積物は、望ましい間隔にて、または許容できないレベルに達した後、例えば、流体、例えば、ポンプＡを介して生産物タンク中にポンプで注入される海水によって生産物タンクから洗い流され得る。生産物タンクのフラッシング中にバルブＣＶ５は沈殿物が外に流れるようにするために開放され得る。

ここで開示するシステムは供給物、処理液、または電解質を引き込み得、それはいくらかの実施形態では、システムの外部および/または内部の供給源からの海水、ブライン、または汽水である。例えば、システムが海上の（sea-based）システムである場合、外部供給源は海洋であり得、および内部供給源は、例えば、船におけるバラストタンクであり得る。地上にある（land-based）システムでは、外部供給源は海洋であり、および内部供給源はシステムにおいて実行される産業上のプロセスからの汽水廃水であり得る。ここに開示する電気塩素化システムは、供給物の供給源からの水から塩素化水および/または次亜塩素酸ナトリウムを含む溶液を生産し得、およびそれを使用場所に分配し得る。使用場所はシステムのための冷却水の供給源、船のバラストタンクのための消毒剤の供給源、石油掘削システム（oil drilling system）のダウンホール（地面に掘った穴とも称する）、または塩素化水が有用であり得る他の任意のシステムであってよい。種々のポンプ、例えば、ポンプ３１０および９１０はシステムを通した流体の流れを制御し得る。一以上のセンサはシステムを通して流れる流体の一以上のパラメータ、例えば、イオン濃度、塩素濃度、温度、または任意の他の関心があるパラメータを監視し得る。ポンプおよびセンサはセンサおよびポンプと通信し、およびポンプおよび望ましい動作パラメータを達成するためにシステムの他の要素の動作を制御する制御システムまたはコントローラと通信し得る。

システムの種々の要素の動作を監視および制御するために使用されるコントローラはコンピュータで処理される制御システムを含み得る。コントローラの種々の態様は、汎用コンピュータシステム１０００、例えば、図１６に示すようなものなどにおいて実行される専用ソフトウェアとしてインプリメントされ得る。コンピュータシステム１０００は、一以上のメモリデバイス１００４、例えば、ディスクドライブ、ソリッドステートメモリ、またはデータを格納するための他のデバイスなどのようなものに接続されるプロセッサ１００２を含み得る。メモリ１００４は典型的に、プログラムおよびコンピュータシステム１０００の動作中のデータを貯蔵するために使用される。コンピュータシステム１０００のコンポーネントは、相互接続機構１００６によってカップリングされ得、それは一以上のバス（例は、同じ機械内に統合されるコンポーネント間）および／またはネットワーク（例は、分けられ別個の機械上に存在するコンポーネント間）を含み得る。相互接続機構１００６は通信（例は、データ、命令）がシステム１０００のシステムコンポーネント間で交換されることを可能にする。コンピュータシステム１０００はまた、一以上の入力（インプットとも称する）デバイス１００８、例えば、キーボード、マウス、トラックボール、マイクロフォン、タッチスクリーン、および一以上の出力デバイス１０１０、例えば、印刷デバイス、ディスプレイスクリーン、および／またはスピーカーを含む。

出力デバイス１０１０はまた、バルブ、ポンプ、またはスイッチを含んでよく、それらはここに開示するように供給物供給源からの電気塩素化システム、またはユースポイント（point of use、使用場所とも称する）中に生産物の水（例は、汽水または海水）を導入するために、および／またはポンプの速度を制御するために利用し得る。一以上のセンサ１０１４はまた、コンピュータシステム１０００への入力を提供してよい。これらのセンサは、例えば、圧力センサ、化学物質濃度センサ、温度センサ、流体流量センサ、または電気塩素化システムのオペレーターにとって関心がある任意の他のパラメータのためのセンサを含み得る。これらのセンサはそれらが有用であろうシステムの任意の部分、例えば、ユースポイントおよび／または電気塩素化システムの上流に、または供給物供給源と流体連結（in fluid communication with、流体連通とも称する）して位置し得る。さらに、コンピュータシステム１０００は、相互接続機構１００６に加えて、またはその代わりとして、コンピュータシステム１０００を通信ネットワークに接続する一以上のインターフェース（示さない）を含み得る。

ストレージシステム１０１２は、図１７においてより一層詳細に示し、典型的にコンピュータ可読性および書込み可能な不揮発性記録媒体１１０２を含み、そこで信号が貯蔵され、それらはプロセッサ１００２によって実行されるプログラムまたはプログラムによって処理される情報を規定する。媒体は、例えば、ディスクまたはフラッシュメモリを含み得る。典型的には、操作において、プロセッサは、データを不揮発性記録媒体１１０２から別のメモリ１１０４中に読み取らせ、それにより媒体１１０２でなすよりもプロセッサによって情報へのより一層高速なアクセスが可能になる。このメモリ１１０４は典型的に、揮発性の、ランダムアクセスメモリ、例えば、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）またはスタティックメモリ（ＳＲＡＭ）などのようなものである。それは、示すように、ストレージシステム１０１２において、またはメモリシステム１００４において位置し得る。プロセッサ１００２は概して、集積回路メモリ１１０４内のデータを扱い、および次いで処理が完了して後データを媒体１１０２にコピーする。媒体１１０２および集積回路メモリ要素１１０４間のデータ移動を管理するための様々なメカニズムが知られ、およびここで開示する態様および実施形態はそれらに制限されない。ここで開示する態様および実施形態は特定のメモリシステム１００４またはストレージシステム１０１２に制限されない。

コンピュータシステムは、特別にプログラムされた、特殊用途のハードウェア、例えば、アプリケーション特有の集積回路（ＡＳＩＣ）を含み得る。ここで開示する態様および実施形態は、ソフトウェア、ハードウェアまたはファームウェア、またはそれらの任意の組合せにおいてインプリメントされ得る。さらに、そのような方法、動作、システム、システム要素およびそれらのコンポーネントは、上述のコンピュータシステムの一部として、または独立したコンポーネントとしてインプリメントされてもよい。

コンピュータシステム１０００は、例として、一つのタイプのコンピュータシステムとして示され、それはここで開示する種々の態様および実施形態が実践され得るが、ここに開示する態様および実施形態は図１６において示すようにコンピュータシステムにてインプリメントされるものに制限されないことが認められるべきである。ここで開示する種々の態様および実施形態は、図１６において示すものとは異なるアーキテクチャまたはコンポーネントを有する一以上のコンピュータにて実践され得る。

コンピュータシステム１０００は、高水準コンピュータプログラミング言語を使用してプログラム可能な汎用コンピュータシステムであり得る。コンピュータシステム１７００はまた、特別にプログラムされた特別な目的のハードウェアを使用してインプリメントされ得る。コンピュータシステム１０００では、プロセッサ１００２は典型的に、商業上入手可能なプロセッサ、例えば、Ｉｎｔｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（インテルコーポレーション）から入手可能なよく知られたPentium^TM（トレードマーク）（ペンティアム）またはCore^TM（コア）クラスのプロセッサなどのようなものである。他の多くのプロセッサがプログラマブルロジックコントローラーを含め、利用可能である。そのようなプロセッサは通常、オペレーティングシステムを実行し、それは例えばMicrosoft Corporation（マイクロソフトコーポレーション）から入手可能なWindows（ウィンドウズ）7、Windows 8、またはWindows 10オペレーティングシステム、Apple Computer（アップルコンピュータ）から入手可能なMAC OS System（マックOSシステム）X、Sun Microsystems（サンマイクロシステムズ）から入手可能なSolaris Operating System（ソラリスオペレーティングシステム）、または種々のソースから入手可能なUNIX（ユニックス）であり得る。他の多くのオペレーティングシステムを使用し得る。

プロセッサおよびオペレーティングシステムは一緒に、コンピュータプラットフォームを規定し、それについて高水準プログラミング言語においてアプリケーションプログラムが記述される。本発明が特定のコンピュータシステムプラットフォーム、プロセッサ、オペレーティングシステム、またはネットワークに制限されないことは理解されるべきである。また、ここで開示する態様および実施形態が特定のプログラミング言語またはコンピュータシステムに制限されないことは本技術において熟練する者には明らかであろう。さらに、他の適切なプログラミング言語および他の適切なコンピュータシステムも使用することができるであろうことは認められるべきである。

コンピュータシステムの一以上の部分は通信ネットワークにカップリングした一以上のコンピュータシステム（示さない）にわたって分散され得る。これらのコンピュータシステムはまた、汎用コンピュータシステムであり得る。例えば、本発明の種々の態様は、一以上のクライアントコンピュータにサービス（例は、サーバ）を提供するために、または分散システムの一部として全体的なタスクを行うために構成する一以上のコンピュータシステムの間で分散され得る。例えば、ここで開示する種々の態様および実施形態は、ここで開示する種々の態様および実施形態に従って種々の機能を行う一以上のサーバシステムの間に分散されるコンポーネントを含むクライアント−サーバシステムにて行なわれてよい。これらのコンポーネントは実行可能で、仲介し（例は、ＩＬ）または解釈した（例は、Ｊａｖａ（ジャバ））コードであってよく、それらは通信プロトコル（例は、ＴＣＰ／ＩＰ）を用いる通信ネットワーク（例は、インターネット）上で通ずる。いくらかの実施形態では、コンピュータシステム２００の一以上のコンポーネントは、例えば、セルラー電話ネットワークを含め、無線ネットワーク上で一以上の他のコンポーネントと通じ得る。

ここで開示する態様および実施形態は、任意の特定のシステムまたはシステムのグループでの実行に制限されないことが認められるべきである。また、ここで開示する態様および実施形態は、任意の特定の分散型アーキテクチャ、ネットワーク、または通信プロトコルに制限されないことが認められるべきである。ここで開示する種々の態様および実施形態は、オブジェクト指向プログラミング言語、例えば、SmallTalk（スモールトーク）、Ｊａｖａ、Ｃ＋＋、Ａｄａ（エイダ）、またはＣ＃（Ｃ−Ｓｈａｒｐ（Ｃ−シャープ））などのようなものを使用してプログラムされてもよい。他のオブジェクト指向プログラミング言語もまた使用し得る。あるいはまた、関数型、スクリプト型、および／または論理プログラミング言語を使用することもでき、例えば、ラダーロジックである。ここで開示する種々の態様および実施形態は、プログラムされていない環境においてインプリメントされ得る（例は、ＨＴＭＬ、ＸＭＬまたは他の形式において作り出される文書で、それはブラウザプログラムのウィンドウで見たときにグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）の態様にされ、または他の機能を行う）。ここで開示する種々の態様および実施形態は、プログラムされ、またはプログラムされていない要素、またはそれらの任意の組合せとしてインプリメントされ得る。

並列のフィードアンドブリードの概念の証明として（例えば、図１４に例示するように）、３．５％合成海水を有する生産物タンクを単一のＣＴＥセルにわたって２０００および３０００Ａ／ｍ^２のそれぞれの電流密度にて再循環させた。次いで、生産物強度を経時的に増加させ、沈殿物を形成することなく、およそ８００、１３００、２２００、３５００、および６１００ｐｐｍのＮａＯＣｌ濃度が達成される。

ここで用いる語法および用語は、説明を目的とするものであり、および制限するものと見なされるべきではない。ここで使用するように、「複数」という用語は、二以上のアイテムまたはコンポーネントに言及する。「comprising」、「including」、「carrying（運ぶこと）」、「having」、「containing」、および「involving」という用語は、書面による説明またはクレームおよびその他同種類のものなどにおいてにかかわらず、オープンエンドの用語、即ち、「含むがそれらに制限されないこと」を意味するためのものである。それゆえ、そのような用語の使用はその後に挙げるアイテム、およびその等価のもの、ならびに追加的なアイテムを包含することを意味する。請求の範囲に関して、「consisting of（からなる）」および「consisting essentially of（から本質的になる）」という移行句だけが、それぞれクローズドまたはセミクローズ型の移行句である。序数用語、例えば、「第一」、「第二」、「第三」、およびその他同種類のものなどのようなもののクレームにおけるクレーム要素を修飾するための使用は、それ自体だけで、あるクレーム要素の他のものに対する任意の優先事項、優先権、または順序、または方法の動作を行う時間的順序を内包するものではないが、クレーム要素を区別するために、一定の名称を有する一のクレーム要素を同じ名称を有する別の要素（ただし、通常の用語を使用する）から区別するためにラベルとして単に使用される。

このように、少なくともある実施形態のいくらかの態様を説明してきたが、種々の変形、修飾、および改良は本技術において熟練する者には容易に思い浮かぶであろうことが認められるべきである。任意の実施形態において説明する任意の特長は、任意の他の実施形態の任意の特長において含まれるか、またはそれらの代替であり得る。そのような変形、修飾、および改良はこの開示の一部であることが意図され、および本発明の範囲内であることが意図される。したがって、前述の説明および図面は例としてだけのものである。

Claims (49)

1. 電気塩素化システムであって、以下の：
   供給流体の供給源；
   生産物流体出口；および
   前記供給流体の供給源および前記生産物流体出口間に流体的に接続される複数の電気化学セル
   を含み、
   前記複数の電気化学セルの少なくとも一を第一の電流密度または第一の流量の一にて操作するために、および別の複数の電気化学セルをそれぞれの第一の電流密度または第一の流量とは異なる第二の電流密度または第二の流量にて操作するために構成される、システム。
2. 前記複数の電気化学セルは、流体的に直列に接続される直列電気化学セルである、請求項１のシステム。
3. 前記複数の電気化学セルは、流体的に並列に接続される並列電気化学セルである、請求項１のシステム。
4. 前記複数の電気化学セルは、直列に流体的に接続される一以上の直列電気化学セルと共に並列に流体的に接続される一以上の並列電気化学セルを含む、請求項１のシステム。
5. 前記複数の電気化学セルは、電気的に直列に接続される、請求項２〜４のいずれかのシステム。
6. 前記複数の電気化学セルは、電気的に並列に接続される、請求項２〜４のいずれかのシステム。
7. 前記複数の電気化学セルは、直列に電気的に接続される一以上の電気化学セルと共に並列に電気的に接続される一以上の電気化学セルを含む、請求項２〜４のいずれかのシステム。
8. 前記複数の電気化学セルは、他の複数の電気化学セルから電気的に独立する一以上の電気化学セルを含む、請求項２〜４のいずれかのシステム。
9. 第二の電気化学セルの流体的に上流の第一の電気化学セルを前記第一の電流密度にて操作するために、および第二の電気化学セルを前記第二の電流密度にて操作するために構成されるコントローラがさらに含まれ、前記第一の電流密度は前記第二の電流密度よりも高い、請求項１のシステム。
10. 前記第一の電気化学セルおよび前記第二の電気化学セル間に流体的に配置される第三の電気化学セルがさらに含まれる、請求項９のシステム。
11. 前記コントローラは、前記第三の電気化学セルを前記第一の電流密度よりも低くおよび前記第二の電流密度よりも高い第三の電流密度にて操作するためにさらに構成される、請求項１０のシステム。
12. 前記第二の電気化学セルの下流に流体的に配置される第四の電気化学セルがさらに含まれ、前記コントローラは前記第四の電気化学セルを前記第二の電流密度にて操作するためにさらに構成される、請求項１１のシステム。
13. ポンプがさらに含まれ、前記コントローラは前記ポンプが流体を前記供給流体の供給源から各々の前記第一、前記第二、前記第三、および前記第四の電気化学セルを通して第一の流量にて流させるためにさらに構成される、請求項１２のシステム。
14. 前記複数の電気化学セルは、前記供給流体の供給源および直列に流体的に接続される複数の直列電気化学セル間に並列に流体的に接続される並列電気化学セルの第一のグループを含む、請求項１のシステム。
15. 前記並列電気化学セルのグループにおける各々の電気化学セルを前記第一の流量にて操作するために、および複数の前記直列電気化学セルにおける各々の電気化学セルを第二の流量にて操作するために構成されるコントローラがさらに含まれ、第一の流量は第二の流量よりも少ない、請求項１４のシステム。
16. 前記並列電気化学セルのグループにおける各々の電気化学セルからの流体出口導管は前記複数の直列電気化学セルの単一の流体インプット導管中に組み合わされる、請求項１５のシステム。
17. 前記コントローラは、前記並列電気化学セルのグループにおける各々の電気化学セルをおよび前記複数の直列電気化学セルにおける各々の電気化学セルを前記第一の電流密度にて操作するためにさらに構成される、請求項１５のシステム。
18. 前記コントローラは前記並列電気化学セルのグループにおける各々の電気化学セルを前記第一の電流密度にて操作するために、および前記複数の直列電気化学セルにおける各々の電気化学セルを前記第二の電流密度にて操作するためにさらに構成される、請求項１５のシステム。
19. 前記第一の電流密度は、前記第二の電流密度よりも大きい、請求項１８のシステム。
20. 前記複数の電気化学セルの流体出口に流体的に接続される生産物タンクがさらに含まれる、請求項１のシステム。
21. 前記生産物タンクの流体出口に接続される流体入口および前記生産物タンクの流体入口に接続される流体出口を有する並列電気化学セルがさらに含まれる、請求項２０のシステム。
22. 前記第一の電流密度および前記第二の電流密度とは異なる第三の電流密度にて前記並列電気化学セルを操作するために構成されるコントローラがさらに含まれる、請求項２０のシステム。
23. 前記第一の流量および前記第二の流量とは異なる第三の流量にて前記並列電気化学セルを操作するために構成されるコントローラがさらに含まれる、請求項２０のシステム。
24. 前記第一の電流密度または前記第二の電流密度の一にて前記並列電気化学セルを操作するために構成されるコントローラがさらに含まれる、請求項２０のシステム。
25. 前記第一の流量または前記第二の流量の一にて前記並列電気化学セルを操作するために構成されるコントローラがさらに含まれる、請求項２０のシステム。
26. 以下の：
    供給流体の供給源；
    生産物流体出口；
    前記供給流体の供給源の流体出口に並列に流動的に接続される一対の並列電気化学セル；
    前記並列電気化学セルを前記一対の並列電気化学セルおよび前記生産物流体出口間に直列に流体的に接続される直列電気化学セル；および
    前記一対の並列電気化学セルを第一の電流密度または第一の流量の一にて操作するために、および前記直列電気化学セルを前記第一の電流密度または前記第一の流量とは異なる第二の電流密度または第二の流量にて操作するために構成されるコントローラ
    を含む、電気塩素化システム。
27. 前記コントローラは、前記一対の並列電気化学セルおよび前記直列電気化学セルにおいて各々の電気化学セルを同じ電流密度にて操作するために構成される、請求項２６のシステム。
28. 電気塩素化システムを操作する方法であって、以下の；
    供給流体をシステムの第一の電気化学セルを通しておよび第二の電気化学セルを通して流すことを含み、前記第二の電気化学セルを前記第一の電気化学セルのそれぞれの電流密度または流速とは異なる電流密度または異なる流速の一にて操作する、方法。
29. 前記供給流体を前記第一の電気化学セルを通しておよび前記第二の電気化学セルを通して直列に流すことを含む、請求項２８の方法。
30. 前記供給流体を前記第一の電気化学セルを通しておよび前記第二の電気化学セルを通して並列に流すことを含む、請求項２８の方法。
31. 前記供給流体を第三の電気化学セルを通して前記第一および前記第二の電気化学セルと共に直列に流すことをさらに含む、請求項３０の方法。
32. 以下の：
    前記供給流体を双方の前記第一の電気化学セルおよび前記第二の電気化学セルから前記第三の電気化学セル中に流すこと、または
    前記供給流体を前記第三の電気化学セルから双方の前記第一の電気化学セルおよび前記第二の電気化学セル中に流すこと
    の一をさらに含む、請求項３１の方法。
33. 前記第三の電気化学セルを通した前記供給流体の流速は前記第一の電気化学セルおよび前記第二の電気化学セルを通した前記供給流体の流速の合計である、請求項３２の方法。
34. 前記第一の電気化学セル、前記第二の電気化学セルおよび前記第三の電気化学セルのそれぞれを同じ電流密度にて操作する、請求項３３の方法。
35. 前記供給流体を前記第一の電気化学セルおよび前記第二の電気化学セルを通して同じ流速にて流すことを含む、請求項２９の方法。
36. 前記第一の電気化学セルを前記第二の電気化学セルよりも高い電流密度にて操作することをさらに含む、請求項３５の方法。
37. 前記供給流体を前記第一の電気化学セルを通した前記供給流体の流速よりも速い流速にて前記第二の電気化学セルを通して流すことを含む、請求項２９の方法。
38. 前記供給流体を前記第二の電気化学セルの出口から前記第二の電気化学セルの入口に再循環させることをさらに含む、請求項３７の方法。
39. 前記第一の電気化学セルを前記第二の電気化学セルよりも高い電流密度にて操作することをさらに含む、請求項３８の方法。
40. 前記供給流体を前記第二の電気化学セルの出口から前記第一の電気化学セルの入口に再循環させることをさらに含む、請求項２９の方法。
41. 前記第一の電気化学セルを前記第二の電気化学セルよりも高い電流密度にて操作することをさらに含む、請求項４０の方法。
42. 前記供給流体を生産物タンクから前記第一の電気化学セル中に、前記第一の電気化学セルから前記第二の電気化学セルを通して、および前記第二の電気化学セルから前記生産物タンク中に戻して流すことをさらに含む、請求項２９の方法。
43. 前記第一の電気化学セルを前記第二の電気化学セルよりも高い電流密度にて操作することをさらに含む、請求項４２の方法。
44. 前記供給流体を前記第一の電気化学セルから前記生産物タンク中に流すことをさらに含む、請求項２８の方法。
45. 前記供給流体を前記生産物タンクから前記第二の電気化学セルを通しておよび次いで前記生産物タンクに戻して再循環させることをさらに含む、請求項４４の方法。
46. 前記第一の電気化学セルを前記第二の電気化学セルよりも高い電流密度にて操作することをさらに含む、請求項４５の方法。
47. 電気塩素化システムを操作する方法であって、以下の：
    生産物溶液を生産するために、供給流体を電解槽を通して第一の流量にて流すことであり、前記電解槽は一以上の電気化学セルを含むこと；
    前記生産物溶液を前記第一の流量にて操作する前記電解槽から生産物タンク中に流すこと；
    前記生産物溶液を前記生産物タンクから前記電解槽を通しておよび前記第一の流量よりも多い第二の流量にて前記生産物タンクに戻して再循環させること；および
    前記生産物溶液を前記第二の流量よりも多い第三の流量にて前記生産物タンクからおよび電気塩素化システムの出口を通して使用場所に流すこと
    を含む、方法。
48. 少なくとも３０００ｐｐｍのＮａＯＣｌ濃度を有する生産物溶液を前記供給流体から電気化学的に生成することを含む、請求項２８〜４７のいずれかの方法。
49. 少なくとも６０００ｐｐｍのＮａＯＣｌ濃度を有する生産物溶液を前記供給流体から電気化学的に生成することを含む、請求項４８の方法。

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