JPS6184386A - 電気化学的セルパイルの電解液空間から電解液誘導本管を電気的に分離する方法及びこの方法の実施のための電気化学的装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の対象は、しずく域によって電解液紡導管と電気
化学的セルパイルの電解液空間とに電気的に分離する方
法及びこの方法の実施のための電気化学的装置である。

当該方法は、電解質が液状で供給され或いは放出されざ
るを得ないような、すべての電気化学的プロセスに適し
ている。適用範囲は、電解、電気透析及び燃料セルとバ
ッテリーのオペレークヨンでめる。当該方法に分割され
たセルにも分割サレナイセルにも適用しうる。該−１！
　＃　ｕ、二極でも単極でも接続できる。当該方法に同
様に、あふれ出る電解液空間を有するセル構造にも、電
解液が重力作用の下で電極づたいに薄い層に流れ込む、
いわゆる落下薄膜セルにも適用しうるものである。

異なるボルテージレベルで操作される電気化学的セルが
電解液訪導管に接続される場合、経済性を減少し、セル
と装置部分に腐食損害を招く損失電流が生ずる。二極に
接続されたセルの伴う巨大な工業装置での二極セルパイ
ルには十分には満足できない。更に長く薄い接続ｗはセ
ル内の定圧の確立を妨げ、また二相流の場合には特に圧
振動を生ずる。

ガスと液体とから成る混合流によって’Ｉｔ流の流れを
遮断する装置は米国特許第４０５２４２４号で公知でめ
るが、該装置は特に膜セルの排出管内に取り付けられて
いる。該装置は、主に液体流をしずく域に変更しうる装
置から成っている。不利益は膜電解セルの供給管及び排
出管、におけるその他の装置のための付加的経費にある
。

そこで本発明の課題は、電解液の流入及び流出の際の電
気的損失會簡革な方法で、或いは簡単で場所をとらない
装置により除去することにある。

該課題は、電解液がしずく域を通って＠接木で解決され
る。

本発明による方法の実施のための電気化学的装置はしず
く発生用の装置を備えており、該発生装置はセルパイル
上で′に消液空間の引出口に接して設けられている。し
ずく発生用の装置は、化学的装置構造においてそれ自体
公知である。

電解液空間としずく発生用装置との間で撒水路を設けて
もよい。電解液空間がオーバーフロー装置を備えていて
もよい。オーバーフロー装置は、あふｎ出る電解液空間
の場合に必要である。

単に電解液に対する所定の吸収能力しか有さない１１！
解液空間の場合、オーバーフロー装置は過剰供給量をし
ずく域を通して放出するｉとができ、これによりプロセ
スケ容易にする。

電解液はそ扛だからセルにしずく域を通って供給され、
同様にしずく域を通ってセルを離れる。しずく域はセル
パイルの内部或いに外部に備付けられうる。電極の空間
配置は任意であるが、特に垂直にするのが良い。

本発明は、供給本管及び放出本管から電解液空間の完全
なる電気的分離を可能にし、簡単なりす方でエネルギー
ロスと腐蝕とを回避する。

該発明はまた、例えば落下薄膜セルのように非常に薄い
セルの場合に用いられうる。圧容器の内部にしずく域を
実現することによシ、更に他の経済的長所が明らかにな
る。

本発明は、第１図から昆７図までに例として図示されて
いる。単に二極装置が示されている。

セルパイルの締め付けと支持との装置は描かれていない
。セルパイルが内部に設けられた容器は単に概略で描か
れている。第３図はあふれ出る内部空間を備え九装置を
描いており、他のすべての図面はいわゆる落下薄膜セル
を示している。

第１図は、孔あき電極８，９を有する単一の電解セルを
示しており、これは塩素酸塩製造に適している。両極の
接続におけるセルパイルは容器７内に設けられている。

本管２からの塩溶液は装置６によシしすくに分けられ、
それでこの装置６とセルパイルとの間に、しずく域１が
形成される。このような構成によって、電解液は電極８
と９とに達するようになる。該電解液は、両電極を濡ら
しながら下方へ流れていく。

薄い電解液膜から電極の裏側に出るガスは下方或いは側
方に漏れ得る。これは容器７から管１０によって抜き取
られる。電極から滴如落ちろとき、電解液はしずく域１
′を形成し、場合によっては本管３を通って発生ガスと
ともに、容器７を離れる。電極は、ここでは示されてい
ないスペーサーによって固定されている。図示されてい
る装置はまたガスが作られないプロセス用に使うことも
可能である。いわゆる落下薄膜の原理（Ｆａｌｌｆｉｌ
ｍ−ｐｒｉｎｚｉｐ　）　　による装置は著しくコンパ
クトになり、それで容易に容器７内にまとめられる。

第２図による装置の場合、壁２０．２０’によって互い
に分けられた二のガス空間２７と２８とが創られる。こ
れによって、特に簡単な燃料セルと電解セルとが作ら扛
る。これはｔｆｃ、ガス拡散電極、例えはアルカリ塩化
物′を解の場合の酸素消費陰極を備えた電解セルに有効
である。

後者のために、陽極電解液−塩溶液−が本管２を通じて
しずく発生のだめの装置６に供給される。そこから塩溶
液がしずくの形状でセルの左側半分に達する。塩溶液は
穿孔２３を通じて撒水路内に導かれる。該撒水路は、上
部にセル幅に亘る塩溶液分布の九めの空間２４を有する
孔めきの削長い小片２６から成っている。塩溶液は細長
い小片２６の多数の孔を通じて陽極９上に流れる。そこ
で該塩溶液は落下薄膜のように、膜と陽極９を湿らしな
がら流れ落ちる。

穿孔２５を通って塩溶液は、しずく域１′を形成し容器
７に達し、本管３を通って放出される。

生じた塩素ガスは陽極枠２１の穿孔２２を経てガス空間
２７に達し管１０を通って放出される。

本管４と装置６′とを通ってセルパイルに達する陰極液
は、陽極液と同様に膜と陰極とを湿らしながら容器７に
流れ戻シ管５を通って流れ出る。

水素は管１１を通ってガス空間２８から除かれる。陰極
空間は前述の陽極空間と同様に形成されている。なおそ
こに描かれた孔２５と２５とは、鏡像異性体的に取り付
けられている。

第３図は、満液式電解液空間を有するセル用に第２図の
装置に修正を加えたものを示している。該装置は再びア
ルカリ塩化物電解の例で説明される。本管２から、陽極
液は、装置６（例えばノズル）、しずく域１、そして空
間２４の孔２６を通過する。そこから、陽極液は下って
管３０内へ流れる。ガスを含んだ陽極液は、一旦上昇し
そして空間３１．５２を通って下がり空間５６内へ流れ
る。陽極液とガスとは孔２５を通ってガス空間２７内に
入る。装入量が僅かな場合、空間３１，５２．５５を省
略してもよく、その際にはガスとＸ層液は、枠２１の孔
としずく発生用の適当な装置を通って直接空間２７内に
達する（図示せず）。陽極液は本管５を通って、ガスは
管１０を通って放出さ扛る。壁２０゜２０′は両空間２
７と２８とを互いに分けている。

陰極空間は前述の陽極空間と同様に形成されている。な
おそこに描かれた孔２３と２５とは、鏡像異性体的に取
９付けられている。

第４図と第５図によるセルパイルの場合、絶縁されてい
るしずく域１．１′はセルパイルの内部に設けられてい
る。このセルパイルの内部にある本管２，３，４．５は
プレート熱交換器の場合と同様にリング状の部分４０か
ら構成されている。陽極液は単に陽極空間につながって
いるだけである。該陽極空間は陰極空間に対して絶縁さ
れ密閉されている。陽極空間は循壌枠２１によって外部
から密閉されている。陽極液を供給するための幾本かの
本管２をセルパイルの内部に設けることも可能である。

陽極液は孔３４を通って空間３９へ流ｎ％細長い小片２
６に溜る。空間５９は本管２の構成要素とみなすことが
でき、完全にめふれ出ている。中間壁１４とハラキン３
６とは絶縁材料からできている。孔３５と細長い小片２
６の下面とは、陽極液がしずく域１を形成するように形
づくられている。

細長い小片２６は、電解液をむらなく電極幅に渡って分
布させ同時にしずく発生のだめの装置として働くように
なっている。膜１２と両極の隔壁１貞会よって限定され
ているガス室３７において、しずくは電極８．９上に落
ちる。電解液は、更に膜１２と電極８，９とを湿らしな
がら下方へ流れ、細長い小片２６′上に突き尚たる。こ
の細長い小片２６′は上方の細長い小片２６と同様の機
能を有している。下方の細長い小片２６′は、ガスを発
生する電極の場合、しかしながら比較的大きな孔３５′
を有してお９、その結果ガスと電解液とは一緒に流れ過
ぎることが可能である。電解液はガス空間３７′におい
て貴びしずく域１′を形成する。ガス空間は本管３の構
成要素とみなされうる。ガスと電解液とは、孔１５を通
って本管３内に達し、本管３内で一緒に放出される。空
間３７′の下方の部分は電解液３８で満たされている。

陰極液用の本管４と５とは陽極空間に対して絶縁して密
閉されている。

陰極液は陽極液と同じ方法でセルパイルを通過する。孔
あき電極９と８とは通電コード１３に二極接続で接続さ
れている。

第６図と第７図は異なる電解液極用の、幾重にも細分さ
れた空間を有するセルパイルを示している。第６図は多
くの電気化学的単独セル１６から成る正面図である。第
７図は、陽極９を見得るように陽極空間２１を通る第６
図の切断巌■−■での断面図である。陽極液と陰極液と
はセルパイル１６の内部において平流或いは向流で温布
状に動きうる。陽極液は本管２を通ってセルパイルに入
り、孔を有した管部材として構成されている装置６によ
ってセルパイルの最初の猶の細長い小片１８上に飛散す
る。それによって、しずく域１がガス空間２７内に生ず
る。

陽極液は更に細長い小片１８における孔２５誉通って、
空間２４と穿孔を備付けた細長い小片２６とで構成され
ている散水路に達する。ここから陽極液は陽極９と膜を
湿らしながら流れ落ちて、下方の細長い小片１８′にお
ける孔２５を通ってしずく状となり、可能性として形成
されるガスと共に、ガス空間２７′に放出される。圧変
動の回避のために上方と下方のガス空間２７゜２７′を
、ここでは図示されていない正調節管を介して接続する
ことが有効である。空間２７゜２７′は中間壁４１によ
ってそれぞれ３つの同等の小室に分けられている。比調
節の目的のために、中間壁４１は打ち抜き部４２．４２
’を備付ている。これら打ち抜き部４２．４２’は陽極
液−及び陰極液空間から管路１０，１１によってガスの
分離放出をまた可能にしている。管２を通じて入ってく
る陽極液は、管３を通って放出され、ポンプ１７によっ
てくみ出され飛散される。溌布の端部で、陽極液は管３
を通ってセルパイルを離れろ。温布ガイドにより、濃度
と温度とは連続的に変わるので、異なる陽極液種が生ず
る。陰極液は陽極液に類似して管４と５とによって同様
に温布状に導かれる。しずく域１゜１′用の空間２７と
２７′とは隔壁２０．２０’とによって気密性に分離さ
ｎている。細長い小片１８と１８′とにおける孔は陰極
液用に鏡像異性体的に設けられている。

【図面の簡単な説明】

第１図は容器内で孔、らき電極を有する単一のセルパイ
ル、第２図は膜！解セルの陽極空間の眺めを備え分離さ
れた電解液空間を有する容器内のセルパイル、第３図は
第２図の如くでありながらおふれ出る内部空間を有する
セルノくイル、第４図は封入されたしずく域と陽極とを
有するセルパイルの縦断面、第５図は第４図のＶ−■第
７図は巣６図の■−■線での切断面を示す。 １．１′・　・　・しずく域 ２、Ｓ、４．５・・・本管 ６　・・・・しずく発生用装置 １２・・・・膜 １３・・・・通電コード ２３．２５・・・穿孔

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気化学的セルパイルの電解液空間からしずく域
   によつて電解液誘導本管を電気的に分離する方法におい
   て、電解液がしずく域（１、１′）を通つて直接本管（
   ２、４）から電解液空間に、或いは直接電解液空間から
   本管（３、５）に案内されることを特徴とする方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の方法の実施のための
   電気化学的装置において、該装置がしずく発生用の装置
   （６）を備えており、該発生装置（６）がセルパイル上
   でかつ電解液空間の引出口に接して設けられていること
   を特徴とする電気化学的装置。
3. （３）電解液空間としずく発生用装置（６）との間で撒
   水路を設けることを特徴とする特許請求の範囲第２項記
   載の電気化学的装置。
4. （４）電解液空間がオーバーフロー装置を備えているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の電気化学的
   装置。
5. （５）しずく域（１、１′）がセルパイルを包含する容
   器の内部に配置されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の電気化学的装置。