KR100496750B1 - 할로겐 가스를 제조하기 위한 전해장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알칼리 할라이드 수용액으로 부터 할로겐가스를 제조하기 휘한 전해장치에 관한 것으로써, 스택 내에 서로 인접 배열된 수개의 판형상 전해셀이 전기적으로 접속되어 있고, 그 각각은 도전성 재질로 이루어진 2 개의 세미-쉘로 구성된 케이스를 포함하고 적어도 하나의 케이스 후방벽 상에는 외측 접촉띠를 구비하고 있다. 애노드와 캐소드는 분리벽에 의해 서로 분리되어 있고, 서로 병렬로 배열되어 있으며, 금속 보강부재에 의해 캐이스의 각각의 대응하는 후방벽에 전기적으로 접속되어 있다. 본 발명의 목적은, 비균일한 전류분포를 방지하기 위하여 가능한한 큰 전류가 흐르도록 하는 표면을 성취하는 것이다. 이를 위하여, 금속 보강부재가, 접촉띠 (7) 와 정렬되고 그 측부 에지 (10A, 10B) 가 후방벽 (3A, 4A) 과 애노드 (8) 와 캐소드 (9) 의 높이까지 후방벽 (3A, 4A) 과 애노드 (8) 와 캐소드 (9) 과 접해 있는 웹 (10) 형상을 이루도록 한다.

Description

할로겐 가스를 제조하기 위한 전해장치{Electrolysis Apparatus For Producing Halogen Gases}

본발명은, 스택 내에 나란히 배열되어 전기적으로 접속된 수개의 판형상 전해셀을 이용하여, 알칼리 할로겐나이드 수용액으로부터 할로겐 가스를 제조하는 전해장치에 관한 것이다. 각각의 셀은, 적어도 하나의 케이스 후방벽의 외측 상에 접촉띠를 구비하고 도전성 재질로 이루어진 2 개의 세미-쉘 (semi-shell) 내에 내장되어 있고, 그 케이스에는 셀 전류 및 전해 공급재료의 공급장치가 설치되어 있고, 격벽에 의해 서로 분리되어 있고 서로 병렬로 배열되고 금속 보강부재에 의해 대응하는 케이스의 후방벽에 전기 접속되고 실질적으로 수평한 표면을 가진 애노드 및 캐소드로 구성되는 셀 전류 및 전해생성물의 방출 디바이스가 구비되어 있다.

본 발명은 또한, 먼저 금속 보강부재를 이용하여 고정되는, 캐소드, 애노드 및 격벽을 포함하는 모든 필수 구성장치들을 구비하고 있는 각 케이스의 2 개의 세미-쉘을 서로 연결하고, 애노드와 캐소드를 케이스에 전기 접속함으로써, 개별 전해셀들이 제조되는 전해장치의 제조를 위한 바람직한 처리방법에 관련된다. 제조된 판형상 전해셀들은 전기 접속되고 스택 내에 나란히 배열되고, 지속적인 접촉이 확보되도록 스택 내에서 서로 지지되어 있다.

셀 전류는, 스택의 외측 상의 외측셀을 통하여 방전되기 전에, 스택의 외측 셀을 통하여 셀 스택에 공급되고, 셀 스택 전체를 통하여 판형상 전해셀의 중앙면에 실질적으로 수직 방향으로 배열되어 있다. 셀 전류가 중앙면에 인가되는 때에, 셀 전류의 평균 전류 밀도는 적어도 4 kA/m² 이다.

본 발명의 출원인은 유럽특허출원 공보 EP 0 189 535 B1 개시된 것과 같은 전해장치가 공개되어 있음을 알고 있다. 이 공지된 전해장치에 있어서, 애노드와 캐소드 양쪽이, 지지된 방식으로 배열된 금속 보강부재를 통하여 각각의 세미-쉘의 후방벽에 접속되어 있다. 각각의 애노드와 캐소드 세미-쉘에는 접촉띠가 설치되고, 그 띠의 후방은 동등한 인접 전해셀들과의 전기 접속을 확실히 하는데에 이용된다. 전류는 접촉띠를 따라 후방벽을 통하여 금속 보강부재 내로 흐른다. 여기로부터, 전류는 금속성 접촉점들 (보강부재/애노드) 로부터 애노드를 통하여 분배된다. 전류가 맴브레인을 통과하면, 캐소드에 의해, 지지형 보강부재를 따라 캐소드측 상의 후방벽내로 흐르게 되고, 후속 전해셀로 들어가기 전에 접촉띠로 돌아가게 된다. 도전성 부재들은 스폿 용접으로써 접속된다. 셀 전류는, 그 용접점에 집중되어 피크 전류밀도를 생성한다.

공지된 전해장치의 문제점은 전류가 접촉띠의 전체면에 걸쳐서 흐르지는 않는다는 것이다. 이것은, 지지형 보강부재와 캐소드의 후방벽 사이의 금속 접속을 떠나가는 전류가 단일점에서 접촉띠 내로 통과해 들어가기 때문이다. 전류전도 면적이 감소하므로, 전류흐름에 요구되는 전압 (즉, 소위 접촉전압) 은 증가하게 되고, 전해생성물의 생성을 위해 필요한 특성 에너지의 요구가 그 전압에 대하여 선형적으로 증가하게 되므로, 제조비용이 또한 증가하게 된다.

공지된 전해장치의 다른 문제점은, 유연성 때문에, 후방벽과 전극 사이에 접속된 지지형 보강부재가 후방벽과 전극 사이에 수직으로 배열되어 있지 않다는 것이다. 이것은 전류경로를 길게 연장시키게 하여, 셀전압을 증가시킨다. 또한, 지지형 보강부재로부터의 전류는 단일점에서 전극으로 들어가게 되어, 한편으로는 전류 분포를 불균일하게 하고, 다른 한편으로는 셀전압을 더욱 증가시킨다. 전극상의 불균일한 전류분포는 또한 전해질이 소모되도록 하고, 이로써 전류효율의 감소를 가져오며, 멤브레인의 수명을 단축시킨다.

본 발명의 목적은, 도전면이 가능하면 증대될 수 있도록 하여, 전류가 전극과 접촉띠로 단지 단일점에서만 공급되는 것을 방지하고, 이로써 불균일한 전류분포를 가지는 것을 방지하는 전해장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 본 명세서의 도입부에서 설명된 타입의 전해장치가, 접촉띠와 접해있고 후방벽과 애노드 또는 캐소드의 전체 높이에 이르는 측부에지를 가진 고체판 형태로 설계된 금속 보강부재를 가짐으로써, 본 발명의 목적이 이루어진다.

본 발명에 따라 구성된 전해장치는, 전류가 한점으로부터가 아니라 전체면을 통해 전극들과 접촉띠에 공급되도록 함으로써, 표면을 통해 전류가 불균일하게 흐르는 것을 실질적으로 방지한다. 전류 경로 자체는, 보강 판부재들이 각각의 후방벽과 전극 사이에 수직으로 배열될 수 있기 때문에 단축된다. 여기서 설명될 본 발명의 실시예는, 전해장치에 대해 요구되는 셀전압이 공지의 전해장치 보다 작아진다.

캐소드는 철, 코발트, 니켈, 크롬 또는 그들의 합금으로 이루어지고, 애노드는 티타늄, 니오비윰, 탄탈륨 또는 그들의 합금으로 또는 금속 세라믹 또는 산화물 세라믹 재질로 이루어진다. 또한, 이들 전극은 촉매 활성 코팅 재료로 피복됨으로써, 전극이 개구부를 가지는 것 (루버형 (louvre-type) 개구부를 구비하는 관통형 판부재, 연장된 금속, 격자형 소재, 또는 시트형 금속) 이 바람직하며, 이는 전해공정에서 발생된 가스를 전해셀의 후방의 공간으로 용이하게 들어가도록 하게 한다. 이러한 가스방출은, 전극 사이의 전해질이 가능한한 적은 가스 버블을 가지게 하게 하여, 최대의 도전성을 성취할 수 있게 된다.

격벽 (소위, 멤브레인) 은 이온 교환 멤브레인으로서, 통상 폴리테트라플루오에틸렌 또는 그 유도체 및 퍼플루오비닐에테르 술폰산 및/또는 퍼플루오비닐 탄산으로부터 생성된 공중합체이다. 이 멤브레인은, 전해 생성물이 혼합되는 것을 방지하고, 알칼리 금속이온에 대한 선택적 투과성이 전류흐름을 가능케 하는 것을 보장한다. 이러한 격벽용으로 다이어프램이 이용될 수도 있다. 다이어프램은 일종의 미세 다공질 격벽으로서, 가스가 혼합되는 것을 방지하고 캐소드와 애노드 사이의 전해 접속을 형성하여 전류흐름을 가능케 한다.

금속 보강부재를 형성하는 고체판은, 고체 표면으로서 구현되거나, 개구부 또는 슬릿이 제공될 수 있다.

본 발명의 전해장치의 다른 이점은, 인입 분배기와 관련되는데, 그것을 통하여 전해질이 세미-쉘로 공급되어 최적의 전해질 공급을 가능케 한다. 그 인입 분배기는, 세미-쉘의 각각의 세그멘트에 그 인입 분배기의 적어도 하나의 개구부를 통하여 새로운 전해질이 제공될 수 있고, 그 인입 분배기 내의 개구부의 전체 면적이 인입 분배기의 단면적과 동일하거나 그 보다 작게 되어 있는 방식으로 구성되는 것이 바람직하다.

본 장치는 또한 도전성 이중 접속을 통하여 고체판에 일체로 접속되는 캐소드와 애노드를 구비한다. 바람직한 실시예는, 평면-병렬형 접촉띠를 후방벽에 그리고 그 아래의 고체판에 도전성 금속 삼중 접속을 이용하여 일체로서 결합시키는 것이다.

또는, 각각의 후방벽이 금속 도전성 이중 접속을 통하여 고체판에 일체로서 결합되고, 접촉띠는 후방벽상의 지지형 용접부로부터 형성된다.

이중 또는 삼중 접속의 일체형 결합은, 한편으로는 고체판과 후방벽 사이에, 다른 한편으로는 후방벽과 접촉띠 사이에, 또는 고체판과 전극 사이에 이음매 (seam) 가 필요없게 한다. 이것은, 셀 전류의 흐름이 더이상 이음매에서 발생하는 표면 전기 저항을 극복할 필요가 없다는 것을 의미한다.

일체형으로 결합된 삼중 접속은 또 다른 이점을 가지고 있다. 이 삼중 접속은 세미-쉘 후방벽의 굽힘 강성 (flexural rigidity) 을 상당히 증가시킨다. 스택 내에 퍼져있는 프리-스트레스와 셀 전류 모두가, 전해셀들의 후방벽들 사이에 전달되므로 (이러한 직접 전달은 인접한 전해셀의 후방벽들 상의 각각의 접촉띠를 통하여 동시에 발생한다), 접촉띠는 프리-스트레스의 영향하에도 평평하게 남아 있어야, 인접한 접촉띠들 사이에서 가능한한 많은 표면을 통해 전류가 흐를 수 있다. 삼중 접속의 굽힘 강성이 더욱 클수록, 스택 내의 개별 전해셀들 사이의 전기 접촉 저항이 감소된다.

애노드 세미-쉘은 할로겐과 염용액에 대해 내성이 있는 재질로 이루어지고, 반면에 캐소드 세미-쉘은 가성 알칼리 (lye) 에 대해 내성이 있는 재질로 이루어진다.

본 발명에 따르는 상술된 전해장치를 제조하는 공정의 현저한 특성은, 고체 판 형태의 보강부재와 각각의 후방벽과 애노드 또는 캐소드 사이의 금속 도전성 접속이 환원성 신터링 공정 또는 용접 공정에 의해 형성된다는 사실이다.

환원성 신터링 공정은, 주로 NiO 등의 산화물과 유기 바인더 재질로 이루어진 접착제와 연관되어 있다. 이러한 접착제는 고체판을 따라서 그리고 구성부재 (예로서, 후방벽) 를 따라서 도포되고, 다음 그 두 부분이 나사형 클램프를 이용하여 함께 가압된다. 유기 바인더 재질이 경화되면, 접착제의 산화물 성분은 환원성 분위기 (예를 들어, H₂, CO 등) 내에서 고온 신터링된다.

바람직한 용접 방법은 레이저 빔 용접 방법이다. 이 레이저 빔은, 용접 방향에 수직으로 편광되어 상부 비드의 폭과 접합 면적 사이의 비율을 감소시킨다.

광학 거울 어셈블리가 소정의 빔 형성과 2 개 이상의 초점을 생성하는 레이저 빔을 형성하기 위해 이용될 수 있어, 그 변위의 비율이 선택될 수 있다.

또 다른 이점은, 이 레이저 빔은, 고주파수에서 작동하는 스캐너 드라이브 (바람직하게는 압전 석영 소자) 를 이용하여 선택가능한 비율로 용접 방향에 대해 직각으로 주사될 수 있다는 것이다.

본 발명은 다음의 첨부도면을 이용하여 더 상세히 설명된다.

도 1 은 전해장치 내의 2 개의 인접 전해셀의 단면도이다.

도 2 는 도 1 의 일부분의 확대도이다.

도 3 의 (A) 내지 (D) 는 고체판 형태의 보강부재의 다양한 변형체들을 나타내는 도이다.

도 4 의 (A) 내지 (C) 는 접촉띠, 케이스의 후방벽 및 고체판 사이의 다양한 금속 삼중 접속의 상세한 확대도이다.

알칼리 할로겐화물 수용액으로부터 할로겐 가스를 제조하기 위한 범용 전해장치 (1) 는, 스택 내에 배열되고 서로 전기 접속되어 있는 수개의 인접한 판형상 전해셀 (2) 을 구비한다. 도 1 에 있어서, 2 개의 이러한 전해셀 (2) 이 나란히 도시되어 있다. 이들 전해셀 (2) 각각은 플랜지형의 이음고리 (collar) 를 가진 2 개의 세미-쉘 (3, 4) 으로 이루어진 케이스를 구비하고 있다. 격벽 (멤브레인) (6) 은 밀봉부재 (5) 에 의해 세미-쉘들 사이에 고정된다. 다른 방법에 의해서도 멤브레인 (6) 을 지지할 수 있다.

다수의 접촉띠 (7) 가, 각각의 대응하는 전해셀 케이스 (2) 의 후방벽 (4A) 의 전체깊이에 걸쳐 병렬로 배열된다. 이들 접촉띠 (7) 는 용접 등에 의해 각각의 케이스의 후방벽 (4A) 의 외측에 부착된다. 이것은 다음에 상세히 설명한다. 이들 접촉띠 (7) 는 인접한 전해셀 (2), 즉 그 자체의 접촉띠를 가지지 않는 후방벽 (3A) 에 전기적 접속을 형성한다.

각각의 케이스 (3,4) 내측에, 수평한 표면을 가진 애노드 (8) 과 수평한 표면을 가진 캐소드 (9) 가 멤브레인 (6) 에 인접하여 위치되어 있고, 애노드 (8) 와 캐소드 (9) 각각은 고체판 (10) 으로 형성된 보강부재에 접속되고 접촉띠 (7) 와 정렬되어 있다. 고체판 (10) 은 금속 도전성을 생성하는 애노드 (8) 또는 캐소드 (9) 에 그들 전체 측부에지 (10A) 를 따라 부착된다. 전해 공급재료가 셀 내로 공급될 수 있도록 하고 전해 생성물이 방출될 수 있도록 하기 위하여, 고체판 (10) 은 인접한 측부에지 (10B) 에 그 전체 폭에 걸쳐 측부에지 (10A) 로부터 테이퍼 형상으로 되고, 이 지점에서 접촉띠 (7) 와 동일한 높이가 된다. 결국, 측부에지 (10B) 는 접촉띠의 전체높이를 따라 가며 접촉띠 (7) 와 대면하고 있는 후방벽 (3A/4A) 의 반대측에 부착된다.

각각의 전해셀 (2) 에는 전해 생성물을 위한 공급장치 (11) 가 설치된다. 각각의 전해셀은 또한 전해 생성물을 방출하기 위한 디바이스 (도시되지 않음) 를 구비하고 있다.

전극 (애노드 (8) 및 캐소드 (9)) 은, 도 2 에 도시된 바와 같이, 슬릿 (8A) 등을 통하여 전해 공급재료와 방출물이 흐르거나 자유로이 통과할 수 있도록 하는 방식으로 설계된다. 셀 프레임이라고 불리우는 프레임이 수개의 판형상 전해셀 (2) 을 직렬로 접속하는 데에 이용된다. 그 판형상 전해셀은, 셀 프레임의 2 개의 상부 빔부재 사이에 현수되어 있어, 그들의 평평면이 상부 빔부재에 대해 수직으로 위치되도록 한다. 판형상 전해셀 (2) 은, 그 양측에 상부 판형상 에지 상에 켄틸레버형 홀더를 구비하여, 상부 빔부재의 상부 밀봉부재에 그 하중을 전달할 수 있게 한다.

홀더는 판 레벨의 방향으로 수평 지점에 위치되고, 플랜지형 이음고리의 에지를 넘어 연장되어 있다. 그 홀더의 하부 에지는 프레임 내에 현수된 판형상 전해셀의 상부 플랜지형 이음고리 상에 놓여 있다.

판형상 전해셀 (2) 은 서스펜션 파일과 같은 셀 프레임 내에 현수된다. 전해셀의 평평면은, 스택으로 배열된 것처럼 셀 프레임 내에 기계적 및 전기적으로 접속되어 있다. 이러한 구조를 가진 전해장치는 현수형 스택구조라고 한다.

수개의 전해셀 (2) 을 현수형 스택구조 내에 나란히 연결하기 위하여 공지의 장력 장치를 이용하면, 전해셀 (2) 은 접촉띠 (7) 를 통하여 스택 내의 각각의 인접한 전해셀에 전기 접속된다. 다음, 전류는 접촉띠 (7) 로부터 세미-쉘 전체에 걸쳐 고체판 (10) 을 통하여 애노드 (8) 내로 흐른다. 멤브레인 (6) 를 통과한 후에, 전류는 캐소드 (9) 로 전달되고, 그곳으로부터 고체판 (10) 을 통하여 다른 세미-쉘로, 더욱 엄밀하게는 세미-쉘 (3A) 의 후방벽으로 흘러가고, 그곳으로부터 다음 셀의 접촉띠 (7) 로 통과해 들어간다. 이러한 방식으로 셀 전류는, 그 외부셀로 공급되고 외부셀로부터 다른 측으로 방전됨으로써, 전체 전해 장치 스택에 산재하게 된다.

도 2 에 도시된 전해셀 부분은, U 자형 접촉띠 (7) 가 부착되는 세미-쉘 케이스 (4) 의 후방벽 (4A) 의 부분을 나타낸다. 그 후방에서, 접촉띠 (7) 와 정렬된 고체판 (10) 은 케이스의 후방벽에 부착되고, 섹션형 강철로 이루어진 U 자형 접촉띠 (7) 의 중심에 위치된다. 이것은 도 4 의 (A) 및 (C) 를 참조하며 상세히 설명될 것이다. 고체판 (10) 의 다른 측부에지 (10A) 는 애노드 (8) 에 부착되고, 그의 전체 표면 영역은 고체판 (10) 에 부착되고, 반면에 슬릿 (8A) 은 그들 영역에 인접하도록 제공되어, 전해질 공급과 방출 물질이 통과될 수 있게 한다. 동일한 구조가 고체판 (10) 와 캐소드 (9) 사이의 접속에도 적용된다.

도 3 의 (A) 내지 (D) 에 도시된 바와 같이, 고체판 (10) 은 다양한 설계가 가능하다. 도 3(A) 에 도시된 타입은 고체 표면을 구비한 고체판을 나타내며, 이로써, 단지 2 개의 측부에지 (10A, 10B) 만이 상술된 이유로 길이가 변한다.

도 3(B)에 도시된 타입은 슬릿 (13) 을 구비한 고체판 (10) 을 나타낸다. 도 3(D) 에는, 도 3(C) 를 측방으로부터 본 고체판 (10) 이 도시되어 있고, 또한 경사진 개구를 천공함으로써 형성된 슬릿이 구비되어 있다.

도 2 에 이미 나타낸 바와 같이, 전극들 (애노드 (8) 및 캐소드 (9)) 과 케이스 (3A/4A) 의 후방벽 사이의 접속은, 고체판 (10) 을 통하여 전류가 흐르는 최대 단면적을 제공하게 되고, 그 전류 경로는 케이스 (3A/4A) 의 후방벽에 그리고 각각의 전극들 (8/9) 에 그 전체 길이를 따라 금속 접속되어 있다. 또한, 전류경로는, 고체판 (10) 이 케이스 (3A/4A) 의 후방벽과 전극들 (8/9) 사이에서 수직 접속되므로, 최소화된다.

고체판은, 전류 흐름을 위한 추가적인 표면 저항을 생성하는 이음매의 도움이 없이, 전극 (8/9) 에 그리고 케이스 (3A/4A) 의 후방벽에 접속된다. 이러한 이유로, 접속되는 부분은 이중 또는 삼중 금속 접속으로 연결되고, 그 접속은 비록 저항성 용접 등의 종래의 용접공정이 적절할지라도, 레이저빔 용접공정을 이용하여 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 환원성 신터링 공정이 채용될 수 있다. 용접 접합부는, 또한 변형을 최소화하도록 가능한한 적은 열을 발생시키기 위하여, 점-대-점으로 형성될 수도 있다. 또한, 개개 셀의 전체높이를 따라 용접 접합부를 형성할 수 있고, 그러면 그 접합부는 연속적으로 되어 전류 분포는 최적으로 되고 접촉 저항은 최소가 되므로, 가장 낮은 셀 전압을 달성할 수 있다.

도 4 의 (A) 내지 (C) 는 레이저빔 용접 공정을 이용하여 형성된 삼중 접속의 다양한 타입을 도시한다. 각각의 도는, 접촉띠 (7), 케이스의 후방벽 (4A) 의 부분 및 고체판의 측부에지 (10B) 를 도시한다.

도 4 의 (A) 에 도시된 타입은, 빔 값 K = 0.5 와 조광 출력 P = 2 kW 를 가진 레이저 광원장치과 초점 값 F = 10 을 가진 집광부재를 구비한 레이저 용접 접합부이다. 그 생성된 이음매 (16) 는 분명한 종 (bell) 형상으로 형성되어 있다. 상단 비드의 폭과 접합 면적 사이의 전형적인 비율은 2.5 가 된다.

도 4 의 (A) 에서 실선으로 나타낸 용접 이음매 (16') 는, 특히 높은 빔 값 K = 0.8 을 제외하고는, 동일 출력과 초점 값을 가진 레이저 빔에 의해 형성된 것이다. 이 경우에, 상단 비드의 폭과 접합 면적 사이의 비율은 2.0 이 된다. 하지만, 약간의 세미-쉘 변형으로 인한 이러한 좀더 양호한 비율은, 고체판 (10) 과 후방벽 (4A) 사이의 접합 면적이 약 25 % 만큼 감소되었음을 의미한다.

도 4 의 (B) 에 도시된 타입은, 용접 방향에 수직으로 편광된 레이저빔인 것을 제외하고는, 도 4 의 (A) 와 같이 동일한 레이저 광원장치와 집광부재를 구비한 이음매 타입을 나타낸다. 이것은, 이음매 면에 작용하는, 브루스터 (Brewster) 효과에 의한 증가된 빔 집광의 결과로서, 이음매가 분명히 확산되는 결과를 가져온다. 그 이음매는 16'' 으로 나타낸다. 상단 비드의 폭과 접합 면적 사이의 비율은 1.6 이다. 이 경우에, 그 이음매의 체적은 도 4 의 (A) 와 거의 동일하였지만, 그 연결 면적은 약 25 % 만큼 증가하였다.

상단 비드의 폭과 접합 면적 사이의 비율은, 도 4 의 (C) 에 도시된 용접 접합부 (16''') 에서 특히 양호하다. 이 경우에, 접합부의 면적은 도 4 의 (A) 의 용접 접합부보다 50 % 가 더 크다. 여기에 도시된 이음매 타입 (16''') 은 도 4 의 (B) 의 용접 접합부에서와 같은 동일한 레이저 광원장치로써 특별한 빔형성을 이용하여 얻어지는데, 광학 거울 어셈블리가 0.5 mm 로 이격되어 있는 2 개의 초점이 형성되는 방식으로 레이저 빔을 형성한다. 또한, 이러한 타입의 이음매는, 예를 들어, 0.5 mm 의 진폭을 이용하여 고주파수로 집광 거울을 주사함으로써, 성취될 수 있다.

도면에 상세히 도시되지 있지는 않지만, 전해셀 (2) 은 하부에 전해질 인입구를 구비하고 있다. 전해질은, 단일점에서 또는 소위 인입 분배기에 의해 셀 내로 공급될 수 있다. 그 인입 분배기는, 개구부를 가진 파이프의 형태의 구성부재 내에 위치된다. 각각의 세미-쉘은 후방벽 (3A/4A) 과 전극 (8,9) 사이를 연결하는 고체판 (10) 에 의해 구획되므로, 세미-쉘 (3,4) 양쪽이 인입 분배기를 구비하여 경우에 최적의 농도분포가 얻어지는 데, 세미-쉘 내에 배열된 인입 분배기의 길이는 세미-쉘의 폭에 대응하고, 각각의 구획에는 인입 분배기 내의 적어도 하나의 개구부를 통하여 각각의 전해질이 제공된다. 인입 분배기의 개구부의 총 단면적은 매니폴드 (manifold) 의 내부 단면적과 동일하거나 그보다 작게 되어 있다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 2 개의 세미-쉘 (3,4) 은 플랜지형 이음고리 영역 내에 볼트 고정된다. 다음, 셀 들은, 여기에 도시되어 있지는 않은 셀 프레임 내에 현수되거나 위치된다. 전해장치 (1) 는 단일 셀로 이루어지거나, 현수형 스택 구조내에 나란히 배열된 수개 전해셀 (2) 의 조합으로 이루어지는 것이 바람직하다. 수개의 개별 셀들이 현수형 스택 원리에 따라 서로 가압된다면, 장력 장치가 닫히기 전에, 개개의 셀은 평면-병렬 형상으로 정렬되어야 하고, 그렇지 않으면 하나의 셀로부터 다음 셀로 전류 전달이 모든 접촉띠 (7) 에 걸쳐 이루어질 수 없게 된다. 셀들이 셀 프레임 내에 현수시키거나 위치되면 셀들을 나란히 배열할 수 있도록, 비어 있을 경우에 약 210 kg 의 중량을 갖는 구성부재를 용이하게 이동시킬 수 있는 것이 필수적이다. 이것은, 적절한 코팅에 의해 셀 프레임과 셀 랙 (rack) (도시되지 않음) 상에 위치되는 홀더, 즉 지지면을 제공함으로써 성취된다. 이러한 목적으로, 구성부재의 플랜지 프레임 상에 위치된 홀더는, PE, PP, PVC, PFA, FEP, E/TFE, PVDF, 또는 PTFE 등의 합성 재료로 라이닝되고, 한편 셀 프레임의 지지면도 또한 이러한 합성 재료 중의 하나로 코팅된다. 그 합성재료는, 그 합성 재료 층이 강력하게 고정되는 한, 홈 내에 단순히 위치되거나, 퇴적되거나, 용접되거나 또는 나사고정될 수 있다. 2 개의 합성 재료 층이 서로 접촉되어 있다는 것은, 프레임내에 위치된 개개의 구성부재가 용이하게 움직일 수 있어, 추가적인 리프팅 장치 또는 푸싱 장치가 없더라도 수작업으로 서로 나란히 정렬될 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 구성부재의 셀 내에서의 이동성은 그들이 인장 장치를 닫음으로써 후방벽의 전체 면을 따라 용이하게 위치되게 한다는 것을 의미한다. 이것은 균일한 전류분포를 위하여 필수적이다. 더나아가 이것은 또한 셀이 셀 프레임으로부터 전기적으로 절연되는 것을 보장한다.

Claims (27)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 알칼리 할로겐나이드 수용액으로부터 할로겐가스를 제조하기 위한 전해장치에 있어서,

    스택 내에 나란히 배열되고 전기적으로 접속되어 있는 복수의 판형상 전해셀을 구비하며,

    상기 전해셀 각각은 하우징 내에 있으며, 상기 하우징은 적어도 하나의 하우징의 후방벽의 외측 상에 접촉띠를 구비하는 도전성 재료로 이루어진 2 개의 세미-쉘 (semi-shell) 을 구비하며,

    상기 하우징은 셀 전류 및 전해 공급재료용의 공급장치, 및 상기 셀 전류 및 전해 생성물을 방출하는 디바이스를 구비하며,

    상기 디바이스는 각각 실질적으로 수평한 표면을 갖고, 격벽에 의해 서로 분리되어 있으며, 서로 병렬로 배열되고, 그리고 금속 보강부재에 의해 상기 각각의 하우징의 후방벽에 전기적으로 접속되는 애노드 및 캐소드를 구비하며,

    상기 금속 보강부재는 상기 접촉띠와 같은 높이이고, 측부 에지가 상기 후방벽의 전체 높이 및 상기 애노드와 캐소드의 전체 높이에 이르는 고체판 형태인 것을 특징으로 하는 전해장치.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 고체판은 어떤 평면상에서도 개구부 또는 슬릿을 갖지 않는 것을 특징으로 하는 전해장치.
14. 제 12 항에 있어서,

    상기 고체판은 적어도 하나의 평면상에서 개구부 또는 슬릿을 구비하는 것을 특징으로 하는 전해장치.
15. 제 14 항에 있어서,

    전해질이 상기 셀로 공급되는 인입 분배기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전해장치.
16. 제 12 항에 있어서,

    상기 인입 분배기는 적어도 하나의 개구부를 갖고, 이 개구부를 통해 상기 전해질이 상기 세미-쉘의 각 세그먼트와 접촉할 수도 있고, 상기 개구부의 단면적의 합이 상기 인입 분배기의 단면적 이하인 것을 특징으로 하는 전해장치.
17. 제 12 항에 있어서,

    상기 애노드 또는 캐소드는 도전성 2중 접속에 의해 상기 고체판에 접속되는 것을 특징으로 하는 전해장치.
18. 제 12 항에 있어서,

    상기 접촉띠는 도전성 금속 3중 접속에 의해, 상기 후방벽과 그 아래의 고체판에 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는 전해장치.
19. 제 12 항에 있어서,

    상기 각각의 후방벽은 도전성 금속 2중 접속에 의해 상기 고체판에 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는 전해장치.
20. 제 12 항에 있어서,

    상기 접촉띠는 상기 후방벽에 조립 (built-up) 용접되는 것을 특징으로 하는 전해장치.
21. 제 12 항에 있어서,

    상기 애노드 세미-쉘은 할로겐 및 염 (salt) 용액에 대해 내성이 있는 하나 이상의 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 전해장치.
22. 제 12 항에 있어서,

    상기 캐소드 세미-쉘은 강 알칼리성 용액에 대해 내성이 있는 하나 이상의 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 전해장치.
23. 도전성 재료로 이루어진 2개의 세미-쉘을 함께 조인함으로써 개별 전해 셀을 어셈블링하여 적어도 하나의 후방벽의 외측 상에 접촉띠를 갖는 하우징을 형성하는 단계;

    상기 하우징에 셀 전류 및 전해 공급재료용의 공급장치를 구비시키는 단계;

    적어도 하나의 실질적으로 수평한 표면을 각각 갖는 애노드 및 캐소드를 상기 하우징내에 위치시키는 단계;

    상기 애노드 및 캐소드를 병렬로 위치시키고 격벽에 의해 상기 애노드 및 캐소드를 분리시키는 단계;

    전체 측부 에지에 따라 상기 애노드, 또는 상기 캐소드에 부착되는 고체 금속판 형태의 금속 보강부재에 의해 각각의 하우징의 후방벽에 상기 애노드 및 캐소드를 전기적으로 접속시키는 단계;

    상기 금속 보강부재와 각각의 후방벽 및 상기 애노드 또는 캐소드 사이의 접속을 환원성 신터링 공정 또는 용접 공정에 의해 형성하는 단계;

    상기 애노드 및 캐소드를 상기 하우징에 전기적으로 접속하는 단계; 및

    복수의 어셈블리된 전해 셀을 스택 내에 나란히 위치시키고 함께 고정하여 상기 셀 사이의 접촉을 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전해 장치의 제조 방법.
24. 제 23 항에 있어서,

    상기 용접공정은 레이저 빔 용접 공정인 것을 특징으로 하는 전해 장치의 제조 방법.
25. 제 24 항에 있어서,

    상기 레이저 빔은 용접 방향에 수직으로 편광되어서, 비드의 상부 폭 대 접합 영역에서의 폭의 비율이 낮아지는 것을 특징으로 하는 전해 장치의 제조 방법.
26. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,

    상기 레이저 빔은 광학 미러 어셈블리에 의해 형성되어 선택 가능한 비율의 변위를 갖는 빔의 2개의 초점을 생성하는 것을 특징으로 하는 전해 장치의 제조 방법.
27. 제 24 항에 있어서,

    상기 레이저 빔은 스캐너 드라이브, 바람직하게는 고주파수에서 동작하는 압전 석영 소자를 이용하여 용접 방향과 직각으로 선택 가능한 비율로 주사되는 것을 특징으로 전해 장치의 제조 방법.