JP7167191B2 - 弾性支持要素を有する電解セル - Google Patents
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Description
副産物としての水素は、次のように陰極で形成される。
または、塩酸電解の場合は、以下の通りである。
ガス拡散電極と酸素を追加の反応相手として使用することにより、塩酸電解の場合、次の反応が起こる。
本発明は、特に、上で再現された化学式による、酸素脱分極陰極(ODC)を用いた塩酸電解用の電解セルに関する。このHCl-ODC技術では、これまでの電解槽は、一般に、陽極電極と膜の間に一定のギャップを設けて設計されており、このギャップは、プロセス圧力の結果として酸素脱分極陰極に接触して位置することになる。セルの内部コンポーネントは全て、形の上で、剛性であるため、過度のプレスを回避するために、結果として生じるギャップのために公差が設計された。
11 支持構造
12 Z字形プロファイル
13 電流分配器
14 陽極
15 陽極液入口
16 陽極液出口
17 陽極後壁
18a 陰極ガス入口
18b 陰極ガス出口
19 陰極液出口
20 円周フレーム
21 陰極チャンバ
22 陽極チャンバ
23 イオン交換膜
24 電流の流れの矢印
30 弾性保持要素
31 環状要素
32 平坦化された領域
33 軸方向ウェブ
34 軸方向ウェブ
35 上の曲線
36 下の曲線
40 弾性保持要素
41 保持要素の壁、管状部分
42 貫通孔
43 平坦化された部分
Claims (19)
- イオン交換膜(23)によって互いに分離された陽極チャンバ(22)および陰極チャンバ(21)を含む電解セルであって、
前記電解セル(10)は陽極(14)と、ガス拡散電極(24)と、陰極電流分配器(13)とをさらに含み、
前記陽極(14)、前記イオン交換膜(23)、前記ガス拡散電極(24)および前記陰極電流分配器(13)はそれぞれ、前記陽極(14)、前記イオン交換膜(23)、前記ガス拡散電極(24)および前記陰極電流分配器(13)の順序で互いに直接的にタッチ接触しており、
弾性保持要素(30、40)は前記陽極(14)の他方の側および/または前記陰極電流分配器(13)の他方の側に配置されており、この弾性保持要素は前記陽極(14)および/または前記陰極電流分配器(13)に接触圧力を及ぼし、
前記弾性保持要素(30、40)は、環状要素(31)または少なくとも1つの管状部分(41)を含み、その軸は前記電解セル(10)の高さ方向または長手方向に配向されており、
前記弾性保持要素(30、40)の前記環状要素(31)または前記管状部分(41)は、陽極チャンバ(22)内または陰極チャンバ(21)内に、半径方向に圧縮荷重がかかるように配置され、
前記保持要素(30、40)は、装着の間、電解セル(10)内で、弾性変形に加えて、少なくとも部分的には塑性変形を受け、弾塑性的に弾性を有するように構成され、
取り付けられた状態で、それらの半径方向の弾塑性変形によって平面的な膜(23)/電極(24)構造の接触圧力を達成し、
塑性変形は、材料に作用する応力が材料の降伏限界または0.2%の弾性限界を超える、材料の永久変形を意味すると理解されることを特徴とする、電解セル。 - 前記弾性保持要素(30、40)の前記環状要素(31)または前記管状部分(41)は、前記陽極(14)と前記陰極電流分配器(13)との間に配置されることを特徴とする、請求項1に記載の電解セル。
- 前記弾性保持要素(30)は、互いに平行にかつ互いに間隔を置いて配置され、一緒に接続された複数の環状要素(31)を有することを特徴とする、請求項1または請求項2のいずれか一項に記載の電解セル。
- 前記環状要素(31)は、前記環状要素(31)の平面に垂直な方向に延びるウェブ(33、34)を介して一緒に接続されることを特徴とする、請求項3に記載の電解セル。
- 前記環状要素(31)を一緒に接続する少なくとも2つのウェブ(33、34)が設けられており、前記環状要素(31)の円周上方で見たとき、これらのウェブは互いにほぼ対向していることを特徴とする、請求項4に記載の電解セル。
- 前記環状要素(31)は円形とは異なる楕円形の断面を有することを特徴とする、請求項1~5のいずれか一項に記載の電解セル。
- 前記保持要素(40)の管状部分(41)は複数の貫通孔(42)を有することを特徴とする、請求項1または請求項2のいずれかに記載の電解セル。
- 前記保持要素(40)は多角形の断面を有する管状部分(41)を有することを特徴とする、請求項1、2または7のいずれか一項に記載の電解セル。
- 前記保持要素(30)の前記環状要素(31)または前記保持要素(40)の前記管状部分(41)は、断面を有し、
当該断面は、円形状またはひし形状とは異なり、かつ、円周上で互いに対向して位置する2つの領域(32)に平坦化されていることを特徴とする、請求項1~8のいずれか一項に記載の電解セル。 - 前記環状要素(31)および/または前記保持要素(40)の前記管状部分(41)は、板金から製造されることを特徴とする、請求項1~9のいずれか一項に記載の電解セル。
- 前記環状要素(31)および/または前記管状部分(41)は、材料厚さが1mm未満の板金から製造されることを特徴とする、請求項10に記載の電解セル。
- 前記弾性保持要素(30、40)は少なくとも部分的に金属材料、または、電解セルの操作に十分な導電性を有するグラファイト材料から製造されていることを特徴とする、請求項1~11のいずれか一項に記載の電解セル。
- 前記電解セル(10)の長手方向に互いに間隔を置いて配置された少なくとも2つの弾性保持要素(30)を含むことを特徴とする、請求項1~12のいずれか一項に記載の電解セル。
- 陰極チャンバ(21)内に配置され、前記電解セル(10)の高さ方向に延びる少なくとも2つの、断面におけるZ字形プロファイル(12)を有する支持構造を含み、
これらのZ字形プロファイルは、前記電解セル(10)の長手方向に互いに間隔を置いて配置され、
Z字形のより長い方のウェブが電解セルの横方向に延びていることを特徴とする、請求項1~13のいずれか一項に記載の電解セル。 - 前記弾性保持要素(30、40)は陽極チャンバ(22)内に配置され、それぞれ、前記電解セル(10)の前記長手方向に見たときに、前記弾性保持要素(30、40)が前記Z字形プロファイル(12)に対してオフセットして配置されるように配置されることを特徴とする、請求項14に記載の電解セル。
- 前記電解セルの高さ方向に見たときに、少なくとも2つの前記保持要素(30、40)が上下に軸方向に延長して配置されることを特徴とする、請求項1から15のいずれか一項に記載の電解セル。
- 前記弾性保持要素(30、40)が、前記電解セルの少なくとも1つの隣接する構造要素に溶接されることを特徴とする、請求項1~16のいずれか一項に記載の電解セル。
- 請求項1~17のいずれか一項の構成を有する電解セルを少なくとも1つ含む、電解槽。
- 請求項1~17のいずれか一項の構成を有する電解セルを少なくとも2つ含む、請求項18に記載の電解槽であって、
前記電解セルは、前記電解セルの配置において、その各々の横方向に並んで直列に接続されており、
1つの電解セルの前記陰極チャンバの後に、隣接する前記電解セルの前記陽極チャンバが続く、電解槽。
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