KR100549653B1 - 할로겐 가스를 제조하기 위한 전기분해 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 옆으로 나란히 겹쳐서 배치되고 전기적으로 접속되는 플레이트 형태의 다수의 전기분해 셀을 포함하며, 상기 셀들은 각각 하우징을 하나씩 포함하고, 상기 하우징은 적어도 하나의 하우징 뒷벽 외부면에 접촉 스트립을 갖는 전도성 재료로 이루어진 2개의 절반셀로 구성되며, 상기 셀들은 또한 각각 실제로 면이 평탄한 전극(양극 및 음극)을 포함하고, 상기 양극 및 음극에는 전기분해 유입 물질 및 전기분해 생성물을 통과시키기 위한 블라인드 형태의 관통구가 제공되며, 상기 전극은 분리벽에 의해 서로로부터 분리되고 서로에 대해 병렬로 배치되며, 금속 보강재에 의해 하우징의 해당 뒷벽과 각각 전도성으로 결합되도록 구성된, 수성 알칼리 할로겐 용액으로부터 할로겐 가스를 제조하기 위한 전기분해 장치에 관한 것이다. 상기 장치에 의해서는, 유동 밀도가 4 kA/m2 이상이고 그에 상응하게 경계층에서 가스의 형성이 증가되는 경우에도 막의 적절한 지속 수명이 유지되는 동시에 펄스를 적게 요구하는 방식으로 작동이 가능해진다.

Description

할로겐 가스를 제조하기 위한 전기분해 장치 {ELECTROLYSIS APPARATUS FOR PRODUCING HALOGEN GASES}
본 발명은, 옆으로 나란히 겹쳐서 배치되고 전기적으로 접속되는 플레이트 형태의 다수의 전기분해 셀을 포함하고, 상기 셀들이 각각 하우징을 하나씩 포함하며, 상기 하우징은 적어도 하나의 하우징 뒷벽 외부면에 접촉 스트립(contact strip)을 갖는 전도성 재료로 이루어진 2개의 절반셀(half shell)로 구성되고, 전기분해 전류 및 전기분해 유입 물질을 공급하기 위한 장치, 및 전기분해 전류 및 전기분해 생성물을 배출하기 위한 장치 그리고 실질적으로 평탄한 2개의 전극(양극 및 음극)을 각각 포함하며, 상기 양극 및 음극에는 전기분해 유입 물질 및 전기분해 생성물을 통과시키기 위한 블라인드 형태의 관통구가 제공되고, 상기 전극은 분리벽에 의해 서로로부터 분리되어 서로에 대해 병렬로 배치되며, 금속 보강재에 의해 하우징의 해당 뒷벽과 각각 전도성으로 결합되도록 구성된, 수성 알칼리 할로겐 용액으로부터 할로겐 가스를 제조하기 위한 전기분해 장치에 관한 것이다.
개별 전기분해 셀은, 각각의 하우징이 필요한 장치들 및 양극과 음극이 중간 삽입된 2개의 절반셀 그리고 분리벽으로 이루어지고, 상기 부재들을 금속 보강재를 이용하여 고정시킴으로써 각각의 하우징을 구성하며, 양극과 하우징 및 음극과 하 우징을 도전성으로 서로 고정시킨 다음에 제조된 플레이트 형태의 전기분해 셀들을 나란히 겹쳐서 도전성으로 배치하고, 지속적인 접촉을 유지할 목적으로 서로 겹쳐서 고정시키는 방식으로 제조된다.
전기분해 전류는 스택의 하나의 외부셀에 있는 셀스택에 공급되고, 플레이트 형태의 전기분해 셀의 중앙 평면에 대해 실제로 수직 방향으로 상기 셀스택을 관통하여, 스택의 다른 외부셀에서 배출된다. 중앙 평면과 관련하여 전기분해 전류는 적어도 4 kA/m2의 평균 전류 밀도값에 도달된다.
상기 방식의 전기분해 장치는 동일 출원인의 DE 196 41 125 A1호에 공지되어 있다. 공지된 상기 전기분해 장치에서는 양극 및 음극이 바아 형태의 금속 수직 보강재를 통해 하우징 절반의 개별 뒷벽과 결합된다. 양극 및 음극 절반셀의 뒷면에는, 동일하게 구성된 인접한 전기분해 셀에 대한 전기 접속을 형성하기 위해서 각각 하나의 수직 접촉 스트립이 제공된다. 전류는 상기 접촉 스트립을 통해 뒷벽을 거쳐 바아 형태의 금속 수직 보강재 내부로 흘러 들어가고, 그곳으로부터는 금속 접촉 장소(보강재/양극)로부터 출발하여 양극을 통해 분배된다. 전류가 분리벽(막)을 관통하여 분리된 후에는, 바아 형태의 금속 수직 보강재를 통해 음극측에 있는 뒷벽 내부로 흘러 들어간 다음에 재차 접촉 스트립 내부로 그리고 그곳으로부터 다음 전기분해 셀 내부로 유입되도록 하기 위해 전류가 음극에 의해서 수용된다. 이 경우 도전성 부품들의 결합은 용접에 의해서 실행된다. 용접 장소에서는 전기분해 전류가 최고 전류 밀도로 집중된다.
상기 바아 형태의 금속 수직 보강재는 접촉 스트립과 동일 평면에 있는 바아 로서 형성되며, 보강재의 측면 에지는 뒷벽 그리고 양극 및 음극의 전체 높이에 걸쳐서 뒷벽 그리고 양극 및 음극에 인접한다.
상기 수직 바아는 개별 하우징 절반 내부에 있는 전극의 후방 공간을 전해질을 안내하는 소수의 세그먼트로 분할한다. 개별 하우징 절반의 깊이를 따라 전해질 내에서 완전히 불균일한 농도 분배가 이루어지지 않도록 하기 위해, 각각의 하우징 절반의 하부에는 유입 분배기가 제공되며, 상기 분배기를 통해 전기분해 유입 물질이 절반셀 내에 있는, 바아에 의해 형성된 소수의 세그먼트 내부로 제공될 수 있다.
상기 방식으로 형성된 전해 장치에 의해서는, 예를 들어 클로르알칼리-전기분해, 염산-전기분해 또는 알칼리성 물 전기분해와 같은 가스를 형성하는 전기분해 프로세스가 실행된다. 클로르-알칼리 전기분해에서는, 전류의 유입과 동시에 예컨대 전기분해 셀 내에 있는 나트륨 염화물 및 칼륨 염화물과 같은 수성 알칼리할로겐 용액이 예를 들어 나트론알칼리액 또는 칼리알칼리액과 같은 수성 알칼리액으로 그리고 예를 들어 클로르 및 수소와 같은 할로겐 가스로 분해된다. 물 전기분해시에는 물이 분해되어, 전극에서 수소 및 산소가 형성된다.
전극의 공간을 공간적으로 분리하는 것은 서두에 언급한 분리벽, 일반적으로는 격막(diaphragm) 또는 소위 이온교환막에 의해서 이루어진다. 격막은 셀 내부에 유입되는 매체, 온도 및 압력과 관련하여 화학적, 열적 및 기계적으로 안정된 다공성 재료로 이루어진다. 이온교환막은 일반적으로 불소로 치환된 탄화수소가 중요하다. 이들 막은 기체 밀봉 및 액체도 거의 밀봉되기는 하지만, 전기장 내에서의 이온 전달은 가능하다.
상기 전기분해 프로세스의 특이한 특징은, 격막 또는 이온교환막이 상기 2개의 전극 중에서 적어도 하나의 전극을 향해 프레싱된다는 사실이다. 이와 같은 프레싱 공정은 필수적인데, 그 이유는 그럼으로써 분리벽이 고정되고 그와 더불어 기계적으로 전반적으로 부하를 받지 않기 때문이다. 분리벽은 종종 2개 전극 중에서 단 하나의 전극상에만 배치될 수도 있는데, 그 이유는 상기 방식에 의해서만 모든 소자(전극 및 분리벽)의 최장 수명에 도달할 수 있기 때문이다. 분리벽이 2개 전극과 직접 접촉되는 경우에는 소수의 경우이기는 하지만 분리벽과 전극 또는 상기 전극에서 발생되는 가스 사이에 화학적인 반응이 이루어질 수도 있다. 예를 들면, 클로르알칼리-전기분해시에 막과 음극 사이에 간격이 설정되는데, 그 이유는 그렇지 않으면 전기 촉매가 또는 비활성 니켈음극의 경우에는 니켈이 전극으로부터 용해되어 나오기 때문이다. 다른 예로서는, 알칼리성 수소 전기분해시에 사용되는 니켈-산화물-격막이 있다. 수소를 발생시키는 전극까지의 간격이 지나치게 작은 경우에는 니켈 산화물이 니켈로 환원되어 전도성으로 되며, 이와 같은 작용은 결국 단락을 야기한다.
가스를 발생시키는 프로세스에서 이온교환막 또는 격막과 적어도 하나의 전극과의 접촉은, 전극과 막 또는 격막 사이에 있는 전해질-경계층에서 가스가 정체되게끔 한다. 이와 같은 현상은 심지어 전기분해 유입 물질 및 전기분해 생성물에 의해 관류될 수 있도록 형성된, 서문에 언급한 전극에 영향을 미친다. 상기 전극들에 특히 개구(다공성 플레이트, 연신 금속, 격자 부품 또는 블라인드 형태의 관통구를 갖는 얇은 플레이트)가 제공됨으로써, 전극이 전기분해 셀 내부에 평탄하게 배열됨에도 불구하고 전기분해시에 경계층에서 형성되는 가스는 전기분해 셀의 뒤쪽 공간 내부로 더 용이하게 유입될 수 있다.
특히 관통구의 에지가 셀 내에서 아래로 방향 설정된 경우에는, 전해질 내에서 생기는 가스 기포가 응집되어, 전해질 내부 중에서 인접한 분리벽(막)과 개구 에지 사이에 있는 쐐기 모양의 부분에 고정적으로 머무른다. 상기 기포는 전달 흐름, 즉 분리벽을 통해 이루어지는 물질의 수송을 방해하는데, 그 이유는 상기 기포가 막 교체 표면을 차단함으로써 접근이 용이하지 않게, 즉 비활성적으로 만들기 때문이다.
출원인 측에서 상기와 같은 가스 정체를 감소시키기 위해서 만들었고 독일 특허 공보 DE 44 15 146 C2호에 기술된 전극 형상에서는, 전극에 예를 들어 홈 및 구멍이 제공되는 형상을 가지게 된다. 이와 같은 형상으로 한편으로는 가스가 더 용이하게 누출될 수 있고, 다른 한편으로는 재차 새로운 전해질이 전극과 막 사이에 있는, 전해질적으로 활성적인 경계층 내부에 이를 수 있게 된다. 그러나 상기와 같은 형상을 갖는 전극에 4 kA/m2 이상의 전류 밀도가 제공되는 경우에는, 가스의 발생이 계속해서 증가하고, 상기 형상의 전극의 가스 배출 능력은 제한된다.
가스를 발생시키는 전기분해 반응에서는, 예를 들어 클로르알칼리 전기분해의 양극 클로르 발생시에 또는 알칼리성 물 전기분해의 양극 산소 발생시에 나타나는 것과 같이, 분리의 문제 즉, 발생되는 가스가 전해질에 의해서 분리되지 않게 되며, 이와 같은 현상은 포움(foam)의 형성을 야기한다. 상기와 같은 문제는 특히 전류 밀도가 4 kA/m2 이상인 경우에는 전류 밀도의 분포가 불균일하게 이루어지게끔 한다. 그럼으로써 한편으로는 막, 격막 및 전극 활성제와 같은 활성 셀 요소의 수명이 제한된다. 다른 한편으로는 그럼으로써 전해 장치의 최대 전류 밀도도 대략 4 kA/m2 까지로 한정된다. 또한 포움의 형성은 전기화학적 셀 내부에서 압력 변동을 야기하는데, 그 이유는 형성된 가스를 배출하기 위한 셀의 배출구를 상기 포움이 적어도 단시간 동안 폐쇄하기 때문이다. 상기 배출구는 셀 내부에서의 약간의 압력 상승에 의해서 재차 개방되는데, 이것은 과다한 흐름의 공지된 효과 및 상술한 압력 변동을 야기한다. 이와 같은 효과는 전해 장치의 작동에 단점으로 작용한다.
또한, 특별히 막의 수명은 농도의 분포에 의해서 영향을 받는다. 예를 들어 클로르알칼리 전해장치의 양극 공간에 있는 염화나트륨-농도가 균일하면 균일할수록 그만큼 막의 수명은 길어진다. 전해질의 균일한 분포를 위해, 외부에 배치된 펌프를 통해 추가적으로 순환을 시키거나 또는 안내 플레이트가 셀 내부에 내장됨으로써 밀도차 의한 내부 순환을 발생시킨다.
본 발명의 목적은, 전류 밀도가 4 kA/m2 이상이고 그에 상응하게 경계층에서 가스의 형성이 증가되는 경우에도 막의 수명이 적절하게 유지되는 동시에 펄스를 적게 요구하는 방식으로 작동이 가능한 전기분해 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 서문에 언급된 방식의 전기분해 장치에서, 양극 및 음극의 블라인드 형태의 관통구가 수평선에 대해 기울어져 배치됨으로써 달성된다.
상기와 같은 본 발명에 따른 형상에 의해서는, 명시된 바와 같이, 막에 가까운 전해질 경계층으로부터의 가스 배출이 개선되고, 그럼으로써 막의 수명이 적절하게 유지됨과 동시에 최초로 6 내지 8 kA/m2의 전류 밀도가 달성된다. 전극 바아가 수평선에 대해 기울어져 있기 때문에, 형성되는 가스 기포는 전극의 하부 에지를 따라 롤링되어 전극 에지에 부착되어 있는 기포와 충돌하여 합체된다. 이와 같은 현상은 가스 기포가 부피 증가로 인해 재차 가속되게끔, 즉 상기 효과 자체가 가속되게끔 한다. 그와 동시에 전극 활성 구역에 있는 가스의 부피가 감소됨으로써 셀전압이 보다 작게 된다. 가스 기포가 전극 에지를 따라 움직임으로써 야기되는 흡인 효과는 새로운 전해질이 막 또는 격막과 전극 사이에 있는 전기 활성 구역내로 흡인되게 해주며, 이것은 예를 들어 클로르알칼리 전기분해에서는 막 수명을 길게 하기 위한 필수적인 전제 조건이 된다. 또한 모든 가스 기포가 한 방향으로 강제로 안내되기 때문에 한 방향으로 설정된 유동이 이루어진다. 그럼으로써 한쪽 측면에서는 가스 함량의 증가로 인해 전해질 가스 혼합물의 밀도가 감소되고, 이것은 유입되는 전해질 흐름과 비교할 때 팩터 10 내지 100만큼 더 큰 내부 순환을 야기한다. 그에 의해서 전해질의 특징적인 균일화가 달성된다.
블라인드 형태의 관통구가 수평선에 대해 7° 내지 10°의 경사각으로 기울 어져 있는 것은 특히 바람직한 것으로 나타났다.
구조적으로 특히 바람직한 실시예에서는, 개별 하우징의 하부면이 수평선에 평행하게 배치되고, 양극 및 음극의 블라인드 형태의 관통구가 상기 개별 하우징의 하부면에 대해 기울어져 배치되는 것이 제안된다. 그러면 본 발명에 따른 전기분해 장치는 공지된 전기분해 장치에 비해 단지 약간만 변형되면 되고, 다만 양극 및 음극만 기울어져 내장되면 되며, 양극 및 음극이 내장될 수 있도록 에지측이 상응하게 형성되면 된다.
대안적으로는, 개별 하우징의 하부면이 수평선에 대해 기울어져 배치되는 것도 생각할 수 있다. 그 경우 개별 하우징은 지금까지 공지된 하우징에 비해 실제로 변경시킬 필요가 없이, 다만 상기 하우징만 수평선에 대해 기울어지도록 내장시키면 되며, 그럼으로써 자동적으로 음극 및 양극의 블라인드 형태의 관통구도 또한 수평선에 대해 기울어져 배치된다.
도 1 은 전기분해 장치의 나란히 배치된 2 개의 전기분해 셀의 단면도이고,
도 2 는 도 1 의 단면도의 투시도이고, 그리고
도 3 은 마찬가지로 도 1 의 단면도를 투시한 확대도이다.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
일반적으로 도면 부호 (1)로 표기된, 수성 알칼리 할로겐 용액으로부터 할로겐 가스를 제조하기 위한 전기분해 장치는 옆으로 나란히 겹쳐서 배치되고 전기적으로 접촉되는 플레이트 형태의 다수의 전기분해 셀(2)을 포함하며, 도 1 에는 상기 셀들 중에서 2개의 전기분해 셀(2)이 예로서 옆으로 나란히 배치되어 도시되어 있다. 각각의 전기분해 셀(2)은 2개의 절반셀(half shell)(3, 4)로 이루어진 하우징을 하나씩 포함하며, 상기 절반셀에는 플랜지 형태의 에지가 제공되고, 상기 절반셀 사이에서는 시일(seal)(5)에 의해서 각각 하나의 분리벽(막)(6)이 형성된다. 막(6)의 형성은 경우에 따라 다른 방식으로 이루어질 수도 있다.
개별 전기분해 셀(2)의 하우징 뒷벽(4A)의 전체 깊이에 걸쳐 서로 나란하게 다수의 접촉 스트립(contact strip)(7)이 배치되며, 이 접촉 스트립은 용접 등에 의해서 관련 하우징 뒷벽(4A)의 외부면에 고정되거나 제공된다. 상기 접촉 스트립(7)은 인접한 전기분해 셀(2)에 대해, 즉 고유의 접촉 스트립이 제공되지 않은 관련 하우징 뒷벽(3A)에 대해 전기 접속을 만들어준다.
개별 하우징(3, 4) 내부에는 각각 막(6)에 인접하며 평탄한 양극(8) 및 음극(9)이 제공되는데, 양극(8) 및 음극(9)은 각각 접촉 스트립(7)과 동일 평면에 배치된 보강재와 결합되고, 이 보강재는 바아(10)로 형성되어 있다. 이 때 바아(10)는 바람직하게 전체 측면 에지(10A)를 따라 양극 및 음극(8 및 9)에 금속 전도성으로 고정된다. 전기분해 유입 물질을 공급하고 전기분해 생성물을 배출할 수 있기 위해서, 바아(10)는 측면 에지(10A)로부터 출발하여 상기 바아의 폭을 거쳐 인접한 측면 에지(10B)까지 가늘어지고, 측면 에지(10B)에서 접촉 스트립(7)의 높이에 상응하는 높이를 갖는다. 그에 상응하게 바아의 양쪽 에지(10B)는 접촉 스트립(7)의 전체 높이에 걸쳐 접촉 스트립(7)에 마주 놓인 하우징 뒷벽(12A 및 4A)의 후면에 고정된다.
전기분해 생성물을 공급하기 위해 개별 전기분해 셀(2)에 적합한 장치가 제공되며, 이 장치는 도면 부호 (11)로 표기되어 있다. 마찬가지로 각각의 전기분해 셀 내부에는 전기분해 생성물을 배출하기 위한 장치도 제공되지만, 이 장치는 도시되어 있지 않다.
전극(양극(8) 및 음극(9))은 전기분해 유입 생성물 및 배출 생성물(3)을 관류시킬 수 있도록 형성되는데, 이 목적을 위해 양극(8) 및 음극(9)은 블라인드 형태로, 즉 각각 블라인드 형태의 소수의 전극 바아로 이루어지고, 블라인드 형태의 관통구 사이에 존재한다. 이것은 양극(8)에 대해서 뿐만 아니라 음극(9)에 대해서도 적용되며, 도 2 및 도 3 에는 각각 단 하나의 전극(8, 9)만이 도시되어 있다. 도 2 및 도 3 에서 개별 전극 바아는 도면 부호 (8A) 및 (9A)로 표기되어 있는 한편, 블라인드 형태의 관통구는 도면 부호 (8B) 및 (9B)로 표기되어 있다. 상기 블라인드 형태의 관통구(8B, 9B)가 수평선에 대해 바람직하게는 7° 내지 10°로 기울어져 배치되는 것이 본 발명에서 중요하다. 상기 각도는 도 2 에서 'α'로 표기되어 있다.
도 2 및 도 3 에서 알 수 있는 바와 같이, 전극(8 및 9)의 뒤쪽 공간은 수직 바아(10)에 의해서 분리되어 있다(즉, 다수의 챔버로 분할되어 있다). 명백하게 도시된 바와 같이 이와 같은 형상은, 형성되는 가스 기포가 전극 바아(8A, 9A)의 기울어진 배치에 의해서 양극(8) 및 음극(9)의 하부 에지를 따라 롤링된 다음 여전히 전극 에지에 부착되어 있는 기포와 만나서 합체되게끔 해준다. 이것은 또한, 가스 기포가 부피 증가 때문에 가속되므로 상기와 같은 작용 자체가 가속되게끔 해준다. 그와 동시에 전기 활성 영역에 있는 가스의 부피가 감소됨으로써 적은 셀전압에 달성된다. 가스 기포가 전극 에지를 따라 움직임으로써 야기되는 흡인 효과는 새로운 전해질이 막(6) 또는 격막과 전극(8, 9) 사이에 있는 전기 활성 구역내로 흡인되게 해주며, 이것은 예를 들어 클로르알칼리 전기분해에서는 막 수명을 길게 하기 위한 필수적인 전제 조건이 된다. 또한 모든 가스 기포가 한 방향으로 강제로 안내되기 때문에 한 방향으로 설정된 유동이 이루어진다. 상기 유동은 도 2 에서 화살표로 나타내어져 있다. 그럼으로써 한쪽 측면에서는 가스 함량의 증가로 인해 전해질 가스 혼합물의 밀도가 감소되고, 이것은 유입되는 전해질 흐름과 비교할 때 팩터 10 내지 100만큼 더 큰 내부 순환을 야기한다. 따라서, 전해질의 우수한 균일화가 달성된다.
그 밖의 전기분해 장치의 구성은 공지된 전기분해 장치와 유사하다. 다수의 플레이트 형태의 전기분해 셀은 하나의 구조물내에, 소위 셀 구조물 내에 연달아 배열된다. 플레이트 형태의 전기분해 셀(2)은 그 평면이 종방향 지지부재 축에 대해 수직으로 배치되도록 상기 셀 구조물의 2개의 상부 종방향 지지부재 사이에 매달려 있다. 플레이트 형태의 전기분해 셀(2)이 하중을 종방향 지지부재의 상부 플랜지상에 전달할 수 있도록 하기 위해, 전기분해 셀은 모든 측면상에서 상부 플레이트 에지에 지브(jib) 형태의 홀더를 갖는다. 상기 홀더는 플레이트 평면의 방향으로 수평으로 뻗으며, 플랜지의 가장자리 위로 돌출된다. 플레이트 형태의 전기분해 셀이 구조물 내에 매달려 있는 경우에 지브 형태 홀더의 하부 에지는 상부 플랜지상에 올려져 있다.
플레이트 형태의 전기분해 셀(2)은 예컨대 파일을 거는 시스템에서의 파일과 같이, 셀 구조물 내에 있는 현수 카드 내에 걸려 있다. 셀 구조물 내에서 전기분해 셀의 플레이트 표면은 마치 상기 표면이 쌓여 있는 것과 같이 기계적으로 및 전기적으로 접촉되어 있다. 상기와 같은 구조적 형상을 갖는 전해 장치는 현수 스택 구성 방식의 전해 장치로 불린다.
다수의 전기분해 셀(2)이 공지된 고정 장치에 의해 현수 스택 구성 방식으로 연달아 배열됨으로써, 전기분해 셀(2)은 접촉 스트립(7)을 통해 각각 인접한 전기분해 셀과 겹쳐서 전도성으로 결합된다. 그러면 전류가 접촉 스트립(7)으로부터 절반셀을 통과하여 바아(10)를 거쳐 음극(8) 내부로 흐르게 된다. 전류가 막(6)을 관통한 후에는 바아(10)를 거쳐 다른 절반셀 내부로 또는 상기 절반셀의 뒷벽(3A) 내부로 흘러서 다음 셀의 접촉 스트립(7) 내부로 옮겨가도록 하기 위해, 전류가 음극(9)에 의해서 수용된다. 이와 같은 방식으로 전기분해 전류는 전체 전기분해 셀스택을 관통하게 되며, 이 때 전기분해 전류는 하나의 외부셀에서는 도입되고 다른 외부셀에서는 도출된다.
전해질이 유입되는 하부 영역에서의 전기분해 셀(2)의 형상은 도면에 자세하게 도시되어 있지 않다. 전해질의 유입은 한 곳에서 이루어질 뿐만 아니라 소위 유입 분배기에 의해서도 이루어질 수 있다. 이 경우 유입 분배기는, 하나의 파이프가 개구를 갖춘 요소에 배치되도록 형성된다. 하나의 절반셀이 뒷벽(3A 및 4A)과 전극(8, 9) 사이의 결합을 구성하는 바아(10)에 의해서 분할되기 때문에, 2개의 절반셀(3, 4)에 하나의 유입 분배기가 설치되는 경우에는 최상의 농도 분배에 도달되며, 이 때 절반셀 내에 배치된 유입 분배기의 길이는 상기 절반셀의 폭과 일치하고 각각의 세그먼트에는 유입 분배기 내에 있는 적어도 하나의 개구를 통해서 개별적으로 전해질이 공급된다. 이 경우 유입 분배기 내에 있는 상기 개구의 횡단면의 총합은 분배기 파이프의 파이프 내부 횡단면보다 작거나 같아야 한다.
도 1 에서 알 수 있는 바와 같이, 2개 절반셀(3, 4)의 플랜지 영역에는 나사 결합된 플랜지가 제공된다. 이와 같이 구성된 셀은 도시되지 않은 셀 구조물 내부에 매달리거나 또는 세워진다. 셀 구조물 내부에 매달거나 세우는 작업은 도시되지 않은, 플랜지에 있는 고정 장치를 통해서 이루어진다. 전기분해 장치(1)는 소수의 셀로 구성될 수 있거나 또는 바람직하게는 다수의 전기분해 셀(2)이 현수 스택 구성 방식으로 연달아 배열될 수 있다. 다수의 개별 셀들이 현수 스택 원칙에 따라 압축되면, 고정 장치가 폐쇄되기 전에 개별 셀들이 계획대로 병렬로 배열되어야 하는데, 그 이유는 그렇지 않으면 하나의 개별 셀로부터 다음 셀까지 이루어지는 전류의 전달이 모든 접촉 스트립(7)을 통해 이루어질 수 없기 때문이다. 셀들을 매달거나 세운 후에 셀 구조물 내에 병렬로 배열시킬 수 있기 위해서는, 빈 상태에서 통상 대략 210kg 정도 무게인 요소들이 쉽게 움직여질 수 있는 것이 필수적이다. 이와 같은 전제 조건을 충족시키기 위해, 도시되지 않은 지지부 그리고 셀 프레임 및 셀 구조물에 있는 지지면에 관련 코팅이 제공된다. 이 경우 부재 플랜지 프레임에 있는 지지부는 예컨대 PE, PP, PVC ,PFA, FEP, E/TFE, PVIF 또는 PTFE와 같은 플라스틱으로 코팅되는 한편, 셀 구조물에 있는 지지면은 마찬가지로 상기 플라스틱들 중에서 하나의 플라스틱으로 코팅된다. 이 때 상기 플라스틱은 다만 위에 올려지거나 혹은 홈을 통해 안내되어 접착, 용접되거나 또는 나사 결합될 수 있다. 중요한 것은 다만 플라스틱 지지부가 고정된다는 것 뿐이다. 2개의 플라스틱면이 접촉되어 구조물 내에 있는 개별 부재들이 용이하게 움직일 수 있음으로써, 상기 개별 부재들은 추가의 리프팅 장치 및 슬라이딩 장치 없이도 수동으로 병렬로 배열될 수 있게 된다. 고정 장치가 폐쇄된 경우에는 상기 부재들이 셀 구조물 내에서 약간 이동될 수 있음으로 인해 전체 뒷벽에 걸쳐 평면에 매달리게 되고, 이것은 균일한 전류 분배를 위한 전제 조건이 된다. 또한 이와 같은 방식으로 셀은 셀 구조물에 대해 전기적으로 절연된다.
물론 본 발명은 도면에 도시된 실시예에만 한정되지 않는다. 기본적인 구상을 벗어나지 않는 추가의 실시예들도 가능하다. 따라서, 도시된 바와 같이 수평선에 대해 2개 전극(8, 9)의 전극 바아(8A, 9A)의 기울기 및 블라인드 형태의 관통구(8B, 9B)의 기울기만큼 개별 전극들(8, 9)이 상응하게 개별 전기분해 셀(2) 내부에 비스듬하게 장치될 수 있다. 그러나 대안적으로는, 개별 하우징 절반셀의 하부면이 수평선에 대해 기울어져 배치됨으로써 필연적으로 블라인드 형태의 관통구(8A, 9B)도 또한 기울어져 배치되고 도 2 및 도 3 과 관련하여 기술된 효과도 나타나도록, 전체 전기분해 셀을 비스듬하게 배치하는 것도 생각할 수 있다.

Claims (4)

  1. 옆으로 나란히 겹쳐서 배치되고 전기적으로 접속되는 플레이트 형태의 다수의 전기분해 셀을 포함하고, 상기 셀들이 각각 하우징을 하나씩 포함하며, 상기 하우징은 적어도 하나의 하우징 뒷벽 외부면에 접촉 스트립을 갖는 전도성 재료로 이루어진 2개의 절반셀로 구성되고, 전기분해 전류 및 전기분해 유입 물질을 공급하기 위한 장치, 및 전기분해 전류 및 전기분해 생성물을 배출하기 위한 장치 그리고 실질적으로 면이 평탄한 2개의 전극(양극 및 음극)을 각각 포함하며, 상기 양극 및 음극에는 전기분해 유입 물질 및 전기분해 생성물을 통과시키기 위한 블라인드 형태의 관통구가 제공되고, 상기 전극은 분리벽에 의해 서로로부터 분리되어 서로에 대해 병렬로 배치되며, 금속 보강재에 의해 하우징의 해당 뒷벽과 각각 전도성으로 결합되도록 구성된, 수성 알칼리 할로겐 용액으로부터 할로겐 가스를 제조하기 위한 전기분해 장치에 있어서,
    상기 양극(8) 및 음극(9)의 블라인드 형태의 관통구(8B, 9B)가 수평선에 대해 기울어져 배치되는 것을 특징으로 하는 전기분해 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 블라인드 형태의 관통구(8B, 9B)가 수평선에 대해 기울어져 있는 각도는 7° 내지 10°인 것을 특징으로 하는 전기분해 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 개별 하우징(3, 4)의 하부면은 수평선에 대 해 평행하게 배치되고, 양극(8) 및 음극(9)의 블라인드 형태의 관통구(8B, 9B)는 개별 하우징(3, 4)의 하부면에 대해 기울어져 배치되는 것을 특징으로 하는 전기분해 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 개별 하우징(3, 4)의 하부면이 수평선에 대해 기울어져 배치되는 것을 특징으로 하는 전기분해 장치.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10249508A1 (de) * 2002-10-23 2004-05-06 Uhde Gmbh Elektrolysezelle mit Innenrinne
DE102005003527A1 (de) * 2005-01-25 2006-07-27 Uhdenora S.P.A. Elektrolysezelle mit erweiterter aktiver Membranfläche
DE102005006555A1 (de) * 2005-02-11 2006-08-17 Uhdenora S.P.A. Elektrode für Elektrolysezellen
DE102006020374A1 (de) * 2006-04-28 2007-10-31 Uhdenora S.P.A. Mikrostrukturierter Isolierrahmen für Elektrolysezellen
DE102006046808A1 (de) * 2006-09-29 2008-04-03 Uhdenora S.P.A. Elektrolysezelle mit gewölbter Elektrodenstruktur
DE102006046807A1 (de) * 2006-09-29 2008-04-03 Uhdenora S.P.A. Elektrolysezelle
DE102006055709B3 (de) * 2006-11-23 2008-02-07 Uhdenora S.P.A. Messzelle für Elektroden und Elektrodenbeschichtungen und Verfahren zur Kontrolle von Elektroden
KR100992716B1 (ko) * 2009-10-13 2010-11-05 석상엽 접촉 비표면적을 증대시킨 유가금속 회수용 전해조
DE102010021833A1 (de) 2010-05-28 2011-12-01 Uhde Gmbh Elektrode für Elektrolysezelle
CN102912399B (zh) * 2012-11-13 2016-03-23 四川石棉华瑞电子有限公司 一种化成生产线用阴极极板结构
WO2014121433A1 (zh) 2013-02-05 2014-08-14 财团法人农业科技研究院 抗霉浆菌的亚单位疫苗
CN109154090B (zh) 2016-05-26 2021-08-06 卡勒拉公司 阳极组装件、接触带、电化学电池及其使用和制造方法
EP4053307A1 (en) 2021-03-01 2022-09-07 thyssenkrupp nucera AG & Co. KGaA Electrolysis cell, electrolysis device for chlor-alkali electrolysis and use of an electrolysis cell for chlor-alkali electrolysis

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR850671A (ko) * 1939-02-22 1939-12-22
DE2420011C2 (de) * 1974-04-25 1983-05-11 Sigri Elektrographit Gmbh, 8901 Meitingen Sinter-Elektrode für elektrochemische Prozesse
GB1595193A (en) * 1977-03-04 1981-08-12 Ici Ltd Diaphragm cell
DE2914869A1 (de) * 1979-04-12 1980-10-30 Hoechst Ag Elektrolyseapparat
DE3219704A1 (de) * 1982-05-26 1983-12-01 Uhde Gmbh, 4600 Dortmund Membran-elektrolysezelle
DE3228884A1 (de) * 1982-08-03 1984-02-09 Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt Vertikal angeordnete plattenelektrode fuer gasbildende elektrolyseure
US4511440A (en) * 1983-12-22 1985-04-16 Allied Corporation Process for the electrolytic production of fluorine and novel cell therefor
DE3501261A1 (de) * 1985-01-16 1986-07-17 Uhde Gmbh, 4600 Dortmund Elektrolyseapparat
US4753718A (en) * 1986-11-20 1988-06-28 Fmc Corporation Hydrogen peroxide electrolytic cell
SE465966B (sv) * 1989-07-14 1991-11-25 Permascand Ab Elektrod foer elektrolys, foerfarande foer dess framstaellning samt anvaendningen av elektroden
US5194132A (en) * 1991-07-16 1993-03-16 Hoechst Aktiengesellschaft Electrolysis apparatus
DE4306889C1 (de) * 1993-03-05 1994-08-18 Heraeus Elektrochemie Elektrodenanordnung für gasbildende elektrolytische Prozesse in Membran-Zellen und deren Verwendung
DE4415146C2 (de) * 1994-04-29 1997-03-27 Uhde Gmbh Elektrode für Elektrolysezellen mit Ionenaustauscher-Membran
DE19641125A1 (de) * 1996-10-05 1998-04-16 Krupp Uhde Gmbh Elektrolyseapparat zur Herstellung von Halogengasen

Also Published As

Publication number Publication date
AU3522099A (en) 1999-11-01
BR9909589A (pt) 2000-12-19
ATE213286T1 (de) 2002-02-15
MA24828A1 (fr) 1999-12-31
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ZA992619B (en) 2000-10-12
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DE19816334A1 (de) 1999-10-14
WO1999053122A1 (de) 1999-10-21
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JP4460770B2 (ja) 2010-05-12
EP1073780B1 (de) 2002-02-13

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