KR20020013534A

KR20020013534A - 전극 구조체

Info

Publication number: KR20020013534A
Application number: KR1020017014079A
Authority: KR
Inventors: 레빌브라이언케네스; 듀턴미카엘프레데릭; 스탠리케이스알버트; 나일러알란로버트
Original assignee: 토니 알 콜링우드; 이네오스 클로 리미티드
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2002-02-20
Also published as: NO333310B1; HU228287B1; CA2373098A1; EP1190115A1; SK285920B6; ES2209875T3; PT1190115E; CN1352704A; BR0010411A; HUP0201133A3; DK1190115T3; NO20015493D0; SK16202001A3; WO2000068463A2; PL195913B1; MXPA01011385A; TR200103228T2; PL351744A1; DE60007311T2; EP1190115B1

Abstract

접시형 리세스와, 인접한 전극 구조체의 플랜지 사이에 있는 분리기를 밀봉하기 위한 가스켓 수단을 지지하기 위하여 상기 접시형 리세스 주변 둘레에 플랜지를 구비하며, 상기 분리기는 제1 전극 구조체의 양극 표면과 제2 전극 구조체의 음극 표면 사이에 배치되며, 제1 전극 구조체의 양극 표면이 제2 전극 구조체의 음극 표면과 거의 평행하게 그 음극 표면을 대면하지만 상기 분리기에 의하여 음극 표면으로부터 떨어져 있고, 또 상기 분리기에 밀폐식으로 밀봉되어 있는, 팬과; 상기 팬으로부터 떨어져 있는 전기 전도성 판과; 용액용 유입구; 그리고 유체용 배출구를 포함하며, 상기 판은 다수의 전기 전도성 부재에 의하여 팬에 전기 전도 가능하게 연결되고, 상기 전도성 부재에는 전도성 판이 전기 전도 가능하게 부착되며, 상기 전도성 판이 양극판인 경우에, 팬에 직접 전기 전도 가능하게 연결될 수 있다는 조건하에서, 상기 전도성 부재는 팬과 전도성 판 사이에 전기 전도 경로를 제공하며, 상기 전극 구조체가 양극 구조체인 경우에, 상기 접시형 리세스에는 내측으로 돌출하는 다수의 돌출부가 제공되며, 상기 전극 구조체가 음극 구조체인 경우에, 상기 접시형 리세스에는 외측으로 돌출하는 다수의 돌출부가 제공되어, 양극 구조체 팬의 접시형 리세스에 제공된 내측으로 돌출하는 돌출부가 다수의 전극 구조체를 포함하는 조립체에서 인접한 음극 구조체 팬의 접시형 리세스에 제공된 외측으로 돌출하는 돌출부와 짝을 이루는 전극 구조체.

Description

전극 구조체{ELECTRODE STRUCTURE}

모노폴라 필터-프레스형 멤브레인 전해장치는 영국 특허 제1,595,183호에 개시된 바와 같이 널리 공지되어 있다. 이러한 전해장치는 제조가 용이하고, 저렴하며 조립이 간단하다.

바이폴라 전해장치도 영국 특허 제1,581,348호에 개시된 바와 같이 당업계에 공지되어 있다.

알칼리 염화금속 수용액의 전기분해에 사용하기 위한 종래 구조의 바이폴라 전해장치에 있어서, 모노폴라 유닛은 전해 촉매적 활성 코팅을 보유하는 필름 형성 금속판(통상 티타늄) 형태가 적절한 양극과, 다공성 금속판(통상 니켈 또는 연강) 형태가 적절한 음극을 구비하며, 상기 양극과 음극은 상호 전기 전도 가능하게 접착되어 바이폴라 유닛을 형성한다. 전해장치 내부에 직렬로 배열된 연속한 바이폴라 유닛 사이에는 분리기가 배치되며, 바이폴라 유닛 사이에 분리기가 배치된 상태에서 하나의 바이폴라 유닛의 양극이 인접한 바이폴라 유닛의 음극을 향하고 있다. 전해장치는 또한 터미널 양극과 음극 유닛을 구비한다.

이러한 바이폴라 형태의 전해 셀을 작동시키는데 있어서, 저항손(ohmic loss), 즉 셀 전압을 최소로 유지하기 위하여 양극과 음극(양극과 음극 사이의 간극) 사이를 가능한 짧은 거리로 유지하면서 작동시키는 것이 바람직하다.

분리기는 음극에 인접하여 또는 접촉하는 것이 일반적이며, 분리기를 손상시키지 않으면서도 양극과 음극 사이의 간극을 작게하기 위하여, 적절한 평탄도를 갖는 전극을 제조하는데 상당한 주의를 기울여야 하며 또한 전해 촉매적 활성 코팅으로 전극을 코팅하는데 포함되는 열 처리 동안 이러한 평탄도를 유지하는 것이 필요하다.

미국 특허 제4,557,816호는, 액체 다운플로우를 위하여 분리기로부터 떨어진 전극의 측면 상에 소정의 수직 도관을 설치하므로써, 본원에 기술된 바이폴라 전해장치 내부에서 전극 양단의 전해액 농도가 균일하게 분포되는 것을 개시하고 있다.

미국 특허 제4,643,818호는, 본원에 기술된 바이폴라 전해장치의 전기 저항이 낮아지며, 바이폴라 전해장치 내부의 개별 셀 사이에 소정의 단단한 다중 접점 전기 전도성 수단을 사용하는 것에 의하여 균일한 전류 밀도가 얻어지는 것을 개시하고 있다.

미국 특허 제4,734,180호는, 폭발 접착된(explosion-bonded) 티타늄-철판이 바이폴라 유닛 사이에 배치된 상태에서 배면을 맞대고 배열된 바이폴라 유닛을 포함하는 바이폴라 전해장치를 개시하고 있으며, 바이폴라 유닛에는 전도성 리브가 전극과 팬형 본체에 용접되어 있다.

미국 특허 제5,225,060호는, 본원에 기술된 바이폴라 전해장치의 양극 및 음극 구조체의 상부에 비통전 공간을 사용하므로써, 그 구조체 상부에 가스 영역이 형성되는 것이 방지되는 것을 개시하고 있다.

유럽 특허 제0 704 556호는, 본원에 기술된 바이폴라 전해장치의 양극 및 음극 구조체의 상부에 가스-액체 분리기를 설치하여 압력 변동, 멤브레인 열화 그리고 전압 편차를 최소화하는 것을 개시하고 있다.

국제 공개 제WO 98/55670호는 양측면에 플랜지와 그리고 대향하는 돌출부가 형성되어 있는 바이폴라 전해장치용 부재를 개시하고 있다. 상기 돌출부는 절두원추형이 바람직하며, 또한 유심 육각형 형태로 배열되어 전해액의 측방향 혼합을 증진시키는 것이 바람직하다. 그러나, 수직방향 혼합은 하강 유로 도관에 의하여 수행되므로, 전극의 활성 영역을 감소시켜 전극 양단의 전류 밀도 편차를 증폭시키며, 이것은 불순물에 민감한 이온 교환막을 갖는 간극이 협소하거나 없는 양극/멤브레인/음극 구조에 의하여 높은 전류로 작동할 때 특히 문제가 된다.

유럽 특허 제0 521 386호는 전해 셀 유닛을 구비하는 바이폴라 전해장치를 개시하고 있으며, 상기 전해 셀 유닛은 정합하는 리세스와 돌출부를 갖는 전극 격벽을 구비하며, 상기 돌출부에는 전극 메쉬가 직접 또는 스프링을 통해 결합한다. 이러한 직립형 전해 셀 유닛 스택은 인접한 전해 셀 유닛 사이에서 이온 교환막과 직렬로 결합되어 전해 셀 조립체를 형성한다. 그러나, 리세스와 돌출부가 전해액의 양호한 측방향 혼합을 보장하지만, 수직방향 혼합이 나쁘다. 따라서, 셀 유닛 내에서 농도와 온도 편차를 적절한 한도 내에서 유지하기 위하여, 별도의 고가 배관 및 탱크에 의한 에너지 집약적인 외기 재순환이 필요하다.

양극과 음극 사이의 간극이 제로인 전해 셀에 있어서, 압력이 양극과 음극을 통해 분리기에 인가되는 경향이 있는바, 이에 의하면 접촉에 의해서 분리기의 균일성으로부터 일탈, 부식 또는 심지어 파손을 야기한다. 이것은 분리기가 이온 교환막(균일한 압력을 양극과 음극을 통해 이 막에 인가하는 것이 바람직함)인 경우에 특히 그러하다.

본 발명은 바이폴라 전해장치, 특히 모듈식 바이폴라 전해장치 및 연료셀에 사용하기 위한 전극 구조체에 관한 것이다.

도 1은 양극 구조체 형태의 본 발명에 따른 전극 구조체의 상부 단면도이다.

도 2는 음극 구조체 형태의 본 발명에 따른 전극 구조체의 상부 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 바이폴라 유닛의 상부 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 모듈의 상부 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 모듈의 양극 구조에서 본 등축도이다.

도 6은 본 발명에 따른 모듈의 하부의 단면도이다.

도 7 및 도 8은 각각 마모 장치의 등축도 및 단면도이다.

도 9는 본 발명의 전극 구조체와 함께 사용하기 위한 가스켓의 일실시예의 도면이다.

도 10은 도 9에 도시된 가스켓의 일부 확대 상세도이다.

도 11은 가스켓의 단면도이다.

본원 발명자는, 분리기를 손상시키지 않고 전해장치에서 양극과 음극 사이의 간극을 매우 작거나 거의 제로로 하고, 전극 사이에 짧은 직각 전류 전달 경로 길이부를 사용하고 또 전체 직각 전류 전달 경로 길이부용으로 저저항 재료를 사용하므로써 전기 저항을 최소화시키며, 전극 영역 전체에 걸쳐 우수한 전류 분포를 허용하는, 바이폴라 전해장치용 전극 구조체를 고안하였다. 상기 전극 구조체는 순환 및 혼합을 보조하는 용액의 수평 및 수직 유동 모두를 허용하며, 셀 구조에서 공차를 보다 작게할 수 있다. 전극 구조체는 구조가 간단하고 제조가 용이하다.

본 발명의 일태양에 따르면, 접시형 리세스와, 인접한 전극 구조체의 플랜지 사이에 있는 분리기를 밀봉하기 위한 가스켓 수단을 지지하기 위하여 상기 접시형 리세스 주변 둘레에 플랜지를 구비하며, 상기 분리기는 제1 전극 구조체의 양극 표면과 제2 전극 구조체의 음극 표면 사이에 배치되며, 제1 전극 구조체의 양극 표면이 제2 전극 구조체의 음극 표면과 거의 평행하게 그 음극 표면을 대면하지만 상기 분리기에 의하여 음극 표면으로부터 떨어져 있고, 또 상기 분리기에 밀폐식으로 밀봉되어 있는, 팬과; 상기 팬으로부터 떨어져 있는 전기 전도성 판과; 용액용 유입구; 그리고 유체용 배출구를 포함하며, 상기 판은 다수의 전기 전도성 부재에 의하여 팬에 전기 전도 가능하게 연결되고, 상기 전도성 부재에는 전도성 판이 전기 전도 가능하게 부착되며, 상기 전도성 판이 양극판인 경우에, 팬에 직접 전기 전도 가능하게 연결될 수 있다는 조건하에서, 상기 전도성 부재는 팬과 전도성 판 사이에 전기 전도 경로를 제공하며, 상기 전극 구조체가 양극 구조체인 경우에, 상기 접시형 리세스에는 내측으로 돌출하는 다수의 돌출부가 제공되며, 상기 전극 구조체가 음극 구조체인 경우에, 상기 접시형 리세스에는 외측으로 돌출하는 다수의 돌출부가 제공되어, 양극 구조체 팬의 접시형 리세스에 제공된 내측으로 돌출하는 돌출부가 다수의 전극 구조체를 포함하는 조립체에서 인접한 음극 구조체 팬의 접시형 리세스에 제공된 외측으로 돌출하는 돌출부와 짝을 이루는 바이폴라 전해장치용 전극 구조체가 제공된다.

전기 전도성 판은 하기에 상세히 기술된 바와 같이 금속 또는 합금이 바람직하다. 일반적으로, 전도성 판은 팬의 재료와 동일한 것으로 이루어진다. 따라서, 전극 구조체가 할로겐화 알칼리 금속의 전해에서 양극으로 사용되는 경우에, 전기 전도성 판은 밸브 메탈 또는 주성분이 밸브 메탈인 합금으로 제조될 수 있다. 전극 구조체가 할로겐화 알칼리 금속의 전해에서 음극으로 사용되는 경우에, 전기 전도성 판은 예를 들면 스테인레스 스틸, 연강, 니켈 또는 구리로 제조될 수 있다.

전기 전도성 판이 염수 전기분해에서 양극으로 사용되는 경우에, 그것은 전해 촉매적 활성 코팅을 가질 수 있는 것을 알 수 있다.

전기 전도성 판은 하기에 보다 상세히 설명된 바와 같이 어떤 적절한 구조체를 구비할 수 있다. 정밀한 구조체가 중요하지 않다.

본 발명에 따른 모듈에서 인접한 전극 구조체의 전기 전도성 판 사이에 위치하는 분리기에 가해진 압력이 균일하게 적용될 수 있도록, 상기 전기 전도성 판은 가요성을 갖는 것이 바람직하다.

상기 접시형 리세스에 형성된 각 돌출부가 다수의 급전점을 제공하여, 팬 양단의 전류 분포를 향상시키므로써 전압을 낮추고, 전력 소모를 저감시키며 분리기와 전극 코팅의 수명을 연장하도록, 상기 돌출부는 전기 전도성 부재에 전기 전도 가능하게 연결되는 것이 바람직하다.

접시형 리세스의 돌출부는 제1 방향으로 그리고 상기 제1 방향에 대하여 횡방향으로 상호 이격되어 있는 것이 바람직하다. 상기 돌출부는 대칭형으로 이격되어 있는 것이 특히 바람직하다. 예를 들면, 상기 돌출부는 제1 방향으로 등간격으로 이격되어 있으며, 상기 제1 방향에 대하여 횡방향(예를 들면, 거의 직각)으로 등간격으로 이격될 수 있다. 돌출부의 이격 간격은 양 방향으로 동일하다.

접시형 돌출부는 돔형, 그릇형, 원추형 또는 바람직하게는 절두원추형 등 여러 가지 형상을 가질 수 있다. 돌출부를 형성하는 방법의 예로서 특히 진공 성형, 폭발 성형, 프레싱 또는 리세스의 대향 표면에 적절한 형상을 갖는 공구를 적용하는 것이 있다.

전극 구조체 팬의 접시형 리세스 상에는 평방 미터당 약 20 내지 200, 바람직하게는 40 내지 100개의 돌출부가 존재하는 것이 일반적이다.

접시형 리세스의 평면으로부터 돌출부의 높이는 팬의 깊이에 따라 0.5 내지8cm, 바람직하게는 1 내지 4cm 일 수 있다. 접시형 오목부 상의 인접한 돌출부간의 거리는 중심 대 중심이 1 내지 30cm, 바람직하게는 5 내지 20cm일 수 있다. 정교한 전류 전달 장치를 사용하지 않고 전극 구조체에서 낮은 전압 강하를 보장하는 짧은 전류 경로를 제공하기 위하여, 전극 구조체의 전류 유동 방향으로의 크기는 전기 전도성 판으로부터 팬의 베이스까지 측정할 때 1 내지 6cm의 범위가 적절하다.

전극 구조체 내에서 전기 전도성 판이 전기 전달 가능하게 부착되어 있는 전기 전도성 부재는 포스트를 구비한다.

전기 전도성 판이 부착되어 있는 전기 전도성 부재는 포스트 형태이고, 팬의 접시형 리세스에 형성된 내측으로 돌출하는 돌출부에 전기적으로 접속되어 있는 경우에, 전기 전도성 판과 팬 사이의 전류 경로의 길이는 최소가 될 수 있다.

양극 포스트가 티타늄 또는 그 합금으로 제조되고 음극 포스트가 니켈 또는 그 합금으로 제조된 경우에, 음극 포스트를 통한 전기 전도 경로의 길이는 양극 포스트를 통한 전기 전도 경로의 길이보다 큰 것이 바람직하다. 상기 음극 포스트를 통한 전기 전도 경로 대 양극 포스트를 통한 전기 전도 경로의 길이 비는 적어도 2:1, 바람직하게는 적어도 4:1, 보다 바람직하게는 적어도 7:1이다.

포스트의 길이는 전해장치 구조와, 그 포스트가 양극판 또는 음극판 중 어느 것과 관련이 있는가에 의존한다. 통상, 포스트의 길이는 0 내지 10cm, 바람직하게는 0 내지 4cm의 범위이다. 길이가 제로인 경우에, 본 발명은 전기 전도성 판이 양극판으로 기능하는 것을 목적하는 경우에 관련된 팬에 직접 전기적으로 접속되거나 후술된 전류 캐리어를 통해 그것에 접속될 수 있는 변형 배열을 포함하는 것을 알 수 있다.

전기 전도성 판이 부착된 전기 전도성 부재가 포스트 형태인 경우에, 각각의 포스트는 그 전기 전도성 판에 인접하여 링, 메쉬, 또는 와이어 울과 같은 전류 캐리어가 제공되어, 이것과 함께 다중점 전기 접점을 형성하는 것이 바람직하다. 전류 캐리어는 멀티 레그(multi-legged) 전류 캐리어(이하, 편의상 스파이더라 칭함)인 것이 바람직하다. 몇몇 경우에, 전기 접속은 포스트를 사용하지 않고 이루어질 수 있음을 의도한다. 예를 들면, 양극 구조체의 경우에, 내측으로 돌출하는 돌출부 각각의 정점은 스파이더와 같은 전류 캐리어에 의하여 양극판에 전기적으로 접속될 수 있다.

스파이더의 설치는 전기 전도성 판에 대한 전류 급전점의 갯수 및 분포를 증가시키므로써, 전류 분배를 향상시켜 전압과 전력 소모를 낮추고, 분배기 및 전극 코팅의 수명을 연장시킨다.

스파이더가 존재하는 경우에, 스파이더 상의 레그 길이와 개수는 폭넓은 한계 내에서 변화할 수 있다. 통상적으로, 스파이더는 2 내지 100개의 레그, 바람직하게는 2 내지 8개의 레그를 구비한다. 각각의 레그는 1mm 내지 200mm의 길이, 바람직하게는 5mm 내지 100mm의 길이를 갖는다. 당업자는 간단한 실험으로 어떤 특정 용도용으로 스파이더 레그의 적정 길이 및 개수를 결정할 수 있다.

스파이더는 가요성이 있거나 그렇지 않을 수 있다. 양극 구조체에서의 스파이더 형상 및 기계적 특성은 음극 구조체에서의 스파이더 형상 및 기계적 특성과동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들면, 양극 구조체에는 레그가 짧은 비교적 탄성이 없는 스파이더가 종종 바람직하며, 음극 구조체에는 레그가 긴 비교적 탄성이 있는 스파이더가 종종 바람직하다.

적어도 음극 판에서 스프링 하중식 스파이더를 사용하면 전극 구조체가 스프링 하중을 받아 최적 압력으로 젤 간극 작동을 달성하므로, 분리기/전극 손상의 위험을 최소화 할 수 있다. 제로 간극에 의하면, 각각의 전극 구조체의 전기 전도성 판과 인접한 분리기 사잉에 실질적으로 간극이 존재하지 않아서, 인접한 전기 전도성 판이 사용 중에 분리기의 두께 만큼 분리되는 것을 의미한다.

분리기가 멤브레인인 경우에, 스프링 하중식 스파이더는 큰 영역을 가로질러 멤브레인에 대하여 보다 균일한 지지를 제공하므로써, 예를 들면 접힘, 부식 또는 주름의 발생에 의하여 멤브레인의 파손을 야기할 수 있는 움직임을 감소시킨다.

스파이더는 전기적으로 접촉하는 전기 전도성 판과 동일한 금속으로 제조되는 것이 바람직하다.

통상적으로, 스파이더는 전기적으로 접촉하는 전기 전도성 판에 용접된다.

스파이더는 예를 들면 용접, 나사 고정 또는 억지 끼움 커넥터에 의하여 당업계에 공지된 방법으로 포스트에 부착될 수 있다.

스파이더 각각의 레그는 스파이더를 포스트 또는 몇몇 경우에 관련 돌출부의 정점에 직접 부착하는데 사용하기 위한 중앙부로부터 반경 방향으로 연장할 수 있다. 스파이더 레그는 등간격으로 이격될 수 있다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 전기 전도성 판에 대한 전류 분배를 개선하기 위하여 전기 전도성 부재에 그리고 전기 전도성 판에 스파이더가 전기 전도 가능하게 부착된 전극 구조체에 사용하기 위한 스파이더가 제공된다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 한 측면에 부착된 다수의 전류 분배 스파이더를 갖는 전기 전도성 판을 포함하며, 상기 스파이더 각각은 사용 중에 팬에 부착하기 위한 부착부와 상기 부착부로부터 반경 방향으로 연장하는 다수의 레그를 구비하여, 상기 판에 대한 전류 공급이 이러한 레그를 통해 이루어지는, 양극 또는 음극 조립체가 제공된다. 이러한 구조에 의하면, 양극 또는 음극 조립체를 셀 격실 또는 모듈 내부에 용이하게 용접 또는 다른 방식으로 고정되거나 전기 전도성 판의 수리 또는 그 상부의 전해 촉매적 코팅의 교체를 위해 용이하게 제거될 수 있다.

포스트가 전류 캐리어 내부에 제공되는 경우에, 분리기에 인접한 단부에 절연 캡이 제공될 수도 있다.

전극 구조체가 양극 구조체인 경우에, 팬은 음극 구조체인 전극 구조체의 팬에 배면을 맞대고 접착되어, 양극 구조체에 형성된 내측으로 돌출하는 돌출부가 음극 구조체의 팬에 형성된 외측으로 돌출하는 돌출부와 짝을 이루어 바이폴라 유닛을 형성한다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 본 발명에 따른 전극 구조체의 팬이 음극 구조체인 본 발명에 따른 전극 구조체의 팬에 접착되며, 상기 양극 구조체의 내측으로 돌출하는 돌출부가 음극 구조체의 팬 상에 형성된 외측으로 돌출하는 돌출부와 짝을 이루어 바이폴라 유닛을 형성하는 바이폴라 유닛이 제공된다.

본 발명에 따른 바이폴라 유닛에 있어서, 전극 구조체는 상호 압착되거나, 바람직하게는 용접에 의하여, 보다 바람직하게는 폭발 접착에 의하여 상호 접착되어, 팬 내부의 접시형 리세스 사이에 전기 접점이 형성된다.

적정 분리기, 가스켓 그리고 프레싱 수단과 간격을 두고 배치된 이러한 다수의 바이폴라 유닛이 조립되어 필터 프레스형 바이폴라 전해장치를 형성한다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 전류 분배 수단과; 장착 프레임 상에 장착되며 기계적으로 그리고 전기적으로 직렬로 조립된 적어도 하나의 바이폴라 유닛을 포함하는 필터 프레스형(filter press) 바이폴라 전해장치에 있어서, 상기 바이폴라 유닛은 본 발명에 따른 바이폴라 유닛인 필터 프레스형 바이폴라 전해장치가 제공된다.

전류 분배 수단이란 통상 전해장치 장착 프레임의 단부 프레임 내측에 부착되는 시스템으로서, 셀룸(cellroom) 전원 공급 케이블 또는 버스바아와 같은 전원으로부터 필터 프레스형 전해장치의 터미널 전극의 팬 또는 모델과 전해장치의 단부 모듈러의 외측 팬까지 전류를 전달하여, 이러한 팬 상의 모든 전기 접점위에 전기 공급이 균일하게 분배되도록 구성되어있다. 일반적으로, 전류 분배 수단은 단일 플레이트, 또는 전도성 금속으로 제조된 플레이트, 케이블 또는 와이어로 이루어진 시스템일 수 있다. 선택적으로, 상기 수단에는 전도율 증강 코팅, 부착물 또는 장치가 장착되어, 전류 분배 수단과 단부 전극간의 전기 접속을 향상시킬 수 있다. 또는, 특히 필터 프레스형 전해장치에 있어서, 터미널 전극은 예를 들면 용접에 의하여 전류 분배 수단에 영구적으로 부착될 수도 있다.

본 발명의 전해장치에 특히 유용한 전류 분배 수단의 한 적합한 형태로는 전해장치의 단부 프레임 하부로부터 상부까지 수직으로 연장하는 일련의 구리판이 있으며, 이 구리판은 하부에서 단일의 수평 구리 버스바아에 모두 연결되는 것에 의하여 전기적으로 링크되어 있다. 전해장치 프레임의 한 단부에서, 구리판을 양극 구조체의 일부인 팬에 접속하고자 하는 경우에, 구리판에는 외측으로 돌출하는 전도성 돌출부 또는 전도성 포스트가 끼워지며, 상기 돌출부나 포스트는 양극의 내측으로 돌출하는 돌출부와 짝을 이룬다. 전해장치 프레임의 다른 단부에서, 구리판을 음극 구조체의 일부인 팬에 접속하고자 하는 경우에, 구리판에는 내측으로 돌출하는 전도성 돌출부가 끼워지며, 상기 돌출부는 음극의 외측으로 돌출하는 돌출부와 짝을 이룬다. 선택적으로는, 전류 분배 수단의 구리판은 전도율 증강 코팅 또는 장치가 장착되어, 전극 구조체의 팬과의 전기 접촉을 향상시킨다.

본 발명에 따른 필터 프레스형 바이폴라 전해장치의 터미널 전극은 본 발명에 따른 전극 구조체를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 전극 구조체가 바이폴라 전해장치의 단부를 제공하는 경우에, 전원을 공급하기 위한 수단이 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 수단은 전극 구조체가 전해장치에 조립될 때 버스바아에 부착되도록 적절히 형성된 돌출부를 구비할 수 있다.

일반적으로, 본 발명에 따른 필터 프레스형 바이폴라 전해장치는 300개 미만의 바이폴라 유닛을 포함한다.

본 발명에 따른 필터 프레스형 바이폴라 전해장치를 밀폐식으로 밀봉하기 위한 수단은 당업자에게 공지되어 있다.

모듈식 바이폴라 전해장치는 예를 들면 미국 특허 제4,108,752호 및 제4,664,770호에 개시되어 있다.

모듈식 바이폴라 전해장치는, 전해장치 내부의 각 셀을 밀봉하지 않고 인접한 모듈사이에 전기 접점만을 발생시키기 위하여 부하가 필요하기 때문에, 종래 바이폴라 전해장치에서보다 낮은 압축 부하가 인가되는 장점을 갖는다. 보다 낮은 압축 부하를 사용하면, 다량의 단부판과 이와 관련된 압축 시스템에 대한 필요성이 제거된다. 게다가, 이러한 모듈을 사용하면 바이폴라 전해장치의 제조/조립 및 유지관리가 용이하게 된다.

미국 특허 제 4, 108, 752호에는, 다수의 가동형 모듈을 포함하는 모듈식 바이폴라 전해장치가 개시되어 있다. 모듈 각각은 한 쌍의 결합 팬을 구비하며, 상기 팬 각각은 그 팬의 리세스가 연결된 팬의 리세스를 향하도록 플랜지에서 원주를 따라 상호 결합되어 있다. 거의 평탄한 분리기가 팬 사이에 배치된다. 어느 한 팬의 리세스와 대응하는 분리기의 평탄 측면은 제1 구조체를 한정하며 다른 팬의 리세스와 분리기의 대향 측면은 제2 구조체를 한정한다. 평탄한 전극이 각각의 구조체 내에서 분리기의 평면과 평행하게 위치하며, 예를 들면 포스트에 의하여 대응하는 팬에 전기적 구조적으로 결합된다. 바이폴라 필터 프레스형 전해장치 팬의 평탄한 외부면이 평행하도록 다수의 모듈을 정렬하는 것에 의하여 조립된다. 팬의 평탄한 외부면이 평행하도록 인접한 모듈의 마주보는 팬의 표면 사이에는 적어도 하나의 다중 접점 전도성 스트립이 개재되며, 모듈이 함께 압축되면 상기 전도성스트립은 그 사이에 끼워져서 다수의 포인트에 있는 인접한 셀 사이에 뚜렷한 전기 접점을 형성한다.

미국 특허 제4,664,770호에는, 양극과 음극을 구비하는 평면과 평행한 평면으로 연장하는 하부 측면을 각각 갖는 두 개의 구조체로 형성된 하우징을 포함하는 모듈식 바이폴라 전해장치용 모듈이 개시되어 있다. 양극과 음극은 멤브레인에 의하여 분리되며, 양극과 음극 모두는 평행하게 배열된 복수개의 천공 및 천공되지 않은 영역을 구비한다. 어느 한 구조체의 하부 측면의 인접한 내부 표면과 양극 사이에 그리고 다른 구조체의 하부 측면의 인접한 내부 표면과 음극 사이에는 금속성 구조물 패턴 보강부가 배치된다. 상기 하부 측면 각각의 외부면에는 접점 스트립이 부착되며, 인접한 접점 스트립은 전기적으로 접속된다. 각각의 접점 스트립을 상기 금속성 보강부 및 천공되지 않은 영역에 접점 스트립 각각을 연결하기 위한 수단이 부착된 구조체 내부의 전극에 제공된다. 모듈 각각의 양극과 음극 사이에서 격벽 멤브레인이 연장하며, 가스켓 수단이 상기 구조체를 멤브레인에 대하여 밀봉한다. 전해장치가 공지된 인장조절장치의 도움을 받아 이러한 복수개의 모듈을 정렬하는 것에 의하여 조립되고 경우에, 인접한 모듈간의 전기 접점은 전기 전도성 접점 스트립에 의하여 보장된다.

본 발명에 따른 전극 구조체에서 전기 전도성 판이 장착되어 있는 전기 전도성 부재가 로드 베어링 포스트 형태인 경우에, 모듈식 바이폴라 전해장치를 모듈은 이러한 전극 구조체로 제조될 수 있음을 본원 발명자가 발견하였다. 이러한 모듈은 조립이 용이하며, 특히 전해장치 프레임 상에 다른 모듈을 장착 및 위치 결정을용이하게 한다. 특히, 하나의 모듈과 다음 모듈간의 양호한 전기 접속은 용이하게 성취될 수 있다. 전해를 수행하는 멤브레인 영역의 백분율은 공지된 모듈러 구조와 비교하여 상당히 개선되었다.

본 발명의 바람직한 태양에 따르면, (가) 접시형 리세스와, 상기 접시형 리세스 둘레에 플랜지를 갖는 팬, (나) 양극판, (다) 상기 양극이 전기 전도 가능하게 부착되고, 상기 팬과 양극판 사이에 전기 전도 경로를 제공하는 다수의 전기 전도성 로드 베어링 부재를 선택적으로 갖는 수단, (라) 용액용 유입구, 그리고 (마) 유체용 배출구를 구비하는 양극 구조체와; (가) 접시형 리세스와, 상기 접시형 리세스 둘레에 플랜지를 갖는 팬, (나) 음극판, (다) 상기 음극이 전기 전도 가능하게 부착되고, 상기 팬과 음극판 사이에 전기 전도 경로를 제공하는 다수의 전기 전도성 로드 베어링 부재, (라) 용액용 유입구, 그리고 (마) 유체용 배출구를 구비하는 음극 구조체와; 양극 표면과 음극 표면 사이에 배치된 분리기로서, 상기 양극 표면이 음극 표면과 거의 평행하게 그 음극 표면을 대면하지만 상기 분리기에 의하여 음극 표면과 절연되고 또 그것으로부터 이격되어, 상기 모듈을 개별 양극 격실과 음극 격실로 분할하는 분리기와; 상기 분리기를 팬의 주변 상의 플랜지 사이에서 밀봉하는 가스켓 수단과; 상기 가스켓 수단에 압력을 가하여 분리기를 가스켓 수단에 대하여 밀폐식으로 밀봉하는 수단을 포함하며, 상기 양극 구조체 팬의 접시형 리세스에는 내측으로 돌출하는 다수의 돌출부가 제공되며, 상기 음극 구조체의 접시형 리세스에는 외측으로 돌출하는 다수의 돌출부가 제공되어, 모듈의 양극 구조체의 내측으로 돌출하는 돌출부가 다수의 모듈을 포함하는 모듈식 바이폴라 전해장치에서 인접한 모듈의 음극 구조체의 외측으로 돌출하는 돌출부와 짝을 이루며, 바람직하게는 전기 전도성 로드 베어링 포스트와, 상기 양극 구조체와 음극 구조체 사이에 개재된 관련 분리기를 갖는 본 발명에 따른 하나 이상의 바이폴라 유닛을 선택적으로 포함하는 모듈식 바이폴라 전해장치용 모듈이 제공된다.

본 발명의 모듈의 구조체와 음극 구조체 사이에 본 발명의 하나 이상의 바이폴라 유닛을 관련된 가스켓과 분리기를 함께 설치하므로써, 그리고 분리기를 가스켓에 대하여 또 가스켓을 전극 구조체에 대하여 밀폐식으로 밀봉하기 위하여 압력을 가하는 유사한 수단을 사용하므로써, 두 개 이상의 분리기로 두 개 이상의 양극 구조체와 두 개 이상의 음극 구조체로 구성된 하이브리드 모듈을 제조하는 것이 가능함을 알 수 있다. 하이브리드 모듈의 제조는 본 발명의 범위에 속하는 것에 주목하여야 한다.

이러한 하이브리드 모듈의 한 장점은 셀룸의 작동 환경에서 요구되는 승강 작업 횟수가 감소하여, 안전 위험을 감소시키고 또 유지관리나 분해 수리 동안 전극 구조체 또는 모듈 교환을 위한 전해장치의 정지시간을 단축시키는 것이다.

모듈 내부에서 분리기를 밀폐식으로 밀봉하기 위하여 가스켓에 압력을 가하는 수단은 플랜지에 형성된 구멍을 통과하는 볼트에 의하여 제공되는 것이 바람직하다. 그러나, 또 다른 압력 인가 수단이 사용될 수 있는 가능성을 배제하지 않는다.

모듈 내부의 전기 전도성 로드 베어링 포스트에 전류 캐리어가 제공되는 경우에, 포스트 각각에는 절연 캡이 제공되는 것이 바람직하며, 특히 전기 전도성 판이 메쉬 형태인 경우에는, 전기 전도성 판에 정합 구멍이 형성되는 것이 보다 바람직하다. 전기 전도성 판에 정합 구멍이 형성된 경우에, 절연 캡은 쿠션 형태가 바람직하다.

본 발명의 또 다른 바람직한 태양에 따르면, 장착 프레임 상에 기계적 전기적으로 직렬로 조립된 하나 이상의 모듈과; 전해장치의 각 단부에 배치된 전류 분재 판을 포함하는 모듈식 바이폴라 전해장치에 있어서, 상기 모듈은 본 발명의 바람직한 태양에 따른 모듈인 것을 특징으로 하는 모듈식 바이폴라 전해장치가 제공된다.

본 발명에 따른 모듈식 바이폴라 전해장치에서 전기 전도성 판에 인접한 전기 전도성 로드 베어링 포스트의 단부에는 그리고 상기 포스트가 로드 베어링인 경우에, 본 발명에 따른 필터 프레스형 바이폴라 전해장치에서 전기 전도성 판에 인접한 포스트의 단부에는 전기 절연의 부하 전달 쿠션이 이러한 절연 쿠션은 멤브레인에 대한 기계적 손상을 방지하며, 이러한 포인트에 전기분해가 발생하지 않으므로 멤브레인은 어떠한 전해 손상을 입지 않는다.

이러한 절연 쿠션은 셀 내부의 화학적 환경에 대하여 저항성이 있는 비전도성 재료 (예를 들면, PTFE와 같은 플루오로폴리머, FEP, PFA, 폴리프로필렌, CPVC 및 플루오로일래스토머릭 고무)로 제조될 수 있다. 이 쿠션은 금속 스터드 상에 제공되며, 상기 스터드는 쿠션이 분리기 또는 멤브레인을 향하여 존재하는 상태에서 포스트와 전기 전도성 판 사이에 배치된다.

복수개의 모듈을 포함하고 본 발명에 따른 모듈식 바이폴라 전해장치에 있어서, 모듈의 양극 팬의 접시형 리세스와 인접한 모듈의 음극 팬의 접시형 리세스는 바람직하게는 돌출부의 정점에서 전기적으로 결합된다.

모듈식 바이폴라 전해장치에서의 인접한 모듈간의 전기 전도는 인터커넥터를 사용하므로써 또는 바람직하게는 인접한 모듈사이의 적어도 폐쇄 접점에 의하여 달성된다.

인접한 모듈간의 전기 전도율은 전도율 강화 재료 또는 전도율 강화 장치를 팬의 외부면에 설치하는 것에 의하여 향상될 수 있다. 전도율 증강 재료의 예로는 전도성 탄소 포말, 전도성 그리이스 및 은이나 금과 같은 고전도성 금속 코팅이 있다.

인접한 모듈간의 전기 전도율을 향상시키기 위하여 전기 전도율 증강 장치가 사용하는 것이 바람직하다. 전기 전도율 증강 장치의 예로는 양극에 용접된 전기 전도성 바이메탈 판, 폭발 접착된 전기 전도성 바이메탈 판, 와셔와 같은 전기 전도성 금속 장치, 또는 바람직하게는 (가) 산화층과 같은 전기 절연 코팅을 통해 절단 또는 부식하는 것에 의하여 팬의 표면을 부식 또는 관통시키고, 또한 (나) 상기 장치와 팬의 표면 사이에 절연층이 형성되는 것을 억제하도록 채택된 전기 전도성 금속 장치가 있다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 산화층과 같은 전기 절연 코팅을 통해 절단 또는 부식하는 것에 의하여 팬의 표면을 부식 또는 관통시키고, 또한 상기 장치와 팬의 표면 사이에 절연층이 형성되는 것을 억제하기 위하여 채택된 전기 전도성 금속 장치가 제공된다.

마모 장치에는 하나 이상의 돌출부가 제공된다. 마모 장치의 예로는 18개의 돌출부가 제공된 스타형 와셔가 있다. 그러나, 마모 장치에는 6개 미만의 돌출부가 제공되는 것이 바람직하다. 전해장치의 조립 동안에 기계적 안정성을 위하여, 마모 장치에는 적어도 3개의 돌출부가 제공되는 것이 바람직하다. 이러한 돌출부는 마모 장치의 양 측면 상에 제공된다.

양극 구조체의 팬에 있는 접시형 리세스에 형성된 내측으로 돌출하는 돌출부에 마모 장치가 배치되어, 음극 구조체의 팬 상에 접시형 리세스에 형성된 짝을 이루는 외측으로 돌출하는 돌출부와 팬 사이에 전기 접점을 제공하는 것이 바람직하다. 양극에 있는 각각의 내측으로 돌출하는 돌출부에 마모 장치가 제공되는 것이 바람직하다.

상기 마모 장치는 전극 구조체의 팬의 적어도 한 측면, 특히 티타늄 양극을 절단하여 그 상부의 산화 코팅을 관통하기에 충분히 단단한 전기 전도성 재료로 제조될 수 있다. 이러한 마모 장치를 제조하는데 사용되는 적정 금속의 예로는 탄소강, 니켈, 니켈 합금, 또는 바람직하게는 베릴륨/구리 합금이 있다.

마모 장치는 나사 체결, 용접, 또는 Ti와 같은 금속성 탭을 이용한 피닝(pinning)에 의하여 양극에 부착된다. 이러한 장치는 적어도 제한된 범위로 자유 회전하도록 부착되는 것이 바람직하다.

마모 장치는 재사용 가능한 것이 바람직한바, 즉 교환 없이 반복 접속하는데 사용될 수 있다.

이하, 본 발명을 염수 전기분해와 같은 염소/알칼리 적용에서 여러 가지 관점으로 사용하는 것을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 바이폴라 전해장치에서 모듈과 바이폴라 유닛의 개수는 필요한 제조량, 유효 전력 및 전압, 그리고 당업자에 공지된 어떤 제한들을 고려하여 당업자에 의하여 선택될 수 있다.

일반적으로, 본 발명에 따른 모듈식 바이폴라 전해장치는 1 내지 300개의 모듈을 포함한다.

본 발명에 따른 필터 프레스형 및 모듈식 바이폴라 전해장치는 50 내지 600kPa(0.5 내지 6bar), 바람직하게는 50 내지 150kPa(500 내지 1500mbar)의 압력에서 작동할 수도 있다.

용액이 충전될 수 있도록 전극 구조체의 하부에는 유입 튜브가 제공되며, 이 유입 튜브는 한 측면에서 다른 측면으로 연장하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 모듈식 바이폴라 전해장치가 염수 전기분해용으로 사용되는 경우에, 유입 튜브는 부식제를 음극 구조체에 충전하고 염수를 양극 구조체에 충전시킨다. 용액은 단지 한 단부로부터만 유입 튜브로 공급된다.

전극 구조체를 가로질러 용액 공급 분배를 향상시키기 위하여 유입 튜브를 따라 바람직하게는 등간격으로 이격되어 있다. 포트는 아래에서 상세히 설명된 바와 같이 배플이 전극 구조체에 제공된 경우에, 포트로부터 배출된 용액은 배플에 의하여 발생된 순환 증기로 보내어 지도록 포트가 형성되는 것이 바람직하다. 포트는 유입 튜브의 압력 강하가 최소가 될 수 있는 크기를 갖는다.

특정 용도의 경우에 유입 튜브의 포트 개수는 당업자에 의하여 용이하게 계산될 수 있다. 일반적으로, 유입 튜브의 미터당 약 2 내지 10개, 바람직하게는 약 6개의 포트가 존재한다. 각 포트는 약 1 내지 3mm의 직경, 바람직하게는 약 2mm의 직경을 갖는다.

용액이 이것을 통과해서 유입 튜브에 공급되는 공급 튜브는 비전도성 재료로 제조되며, 유입 튜브의 막다른 단부에 도달할 때까지 유입 튜브에 소정 깊이로 삽입될 수 있다. 바이폴라 전해장치에 있어서, 비전도성 공급 튜브의 길이가 증가하면 전해장치 내부의 셀 사이의 용액 통로 길이가 증가하여 누설 전류 부식에 의하여 전해장치의 파손 가능성이 감소한다.

유입 튜브는 그것이 공급하는 전극 구조체와 동일한 재료로 제조되는 것이 유리하다. 예를 들면, 양극이 티타늄 또는 그 합금으로 제조되는 경우에, 양극에 대한 유입 튜브는 티타늄 또는 그 합금으로 제조되는 것이 바람직하며, 음극이 니켈 또는 그 합금으로 제조되는 경우에, 음극에 대한 유입 튜브는 니켈 또는 그 합금으로 제조되는 것이 바람직하다.

공급 튜브를 제조하는 적절한 비전도성 재료의 예로는 PTFE, FEP 및 PFA와 같은 플루오로폴리머가 있다.

분리기에 의하여 상호 이격된 전기 전도성 판의 존재는 모듈식 및 필터 프레스형 바이폴라 전극에서 전해 영역을 형성한다.

소모된 용액과 발생된 가스는 가스/액체 배출 시스템을 통해 전극 구조체로부터 배출되며, 상기 시스템은 배출 슬롯, 가스/액체 분리가 일어나는 배출 헤더, 그리고 배출구를 구비한다. 전해 영역의 상부 영역에서 분리기에 인접하여 가스공간이 형성되는 것에 의하여 야기된 분리기 손상은 전극 구조체 내부의 전해 영역 상방에 있는 비전해 영역에 배출 헤더를 설치하는 것에 의하여 적어도 감소하며, 때로는 제거된다.

배출 시스템에서, 가스/액체 혼합물은 전해 영역으로부터 전해장치 격실 상방의 배출 슬롯을 통해 배출 헤더까지 상방으로 유동한다. 가스상이 연속한 액체상에서 거품으로 분산되도록, 실질적으로 전극 구조체의 전체 폭을 따라 연장하는 배출 슬롯의 깊이는 전류밀도, 전극 영역 그리고 온도를 고려하여 선택된다. 배출 슬롯의 깊이는 전극 구조의 깊이, 즉 접시형 리세스와 전극판간의 거리의 약 5 내지 50%, 바람직하게는 약 10 내지 30%이다.

가스/액체 혼합물은 배출 헤더에 급격하게 분산되며, 상기 배출 헤더는 전극 구조체의 전체 폭을 따라 연장한다. 헤드를 따른 계층화된 수평 가스/액체 유동이 바람직하게는 평활한 인터페이스를 갖는 상태로 유지될 수 있도록, 배출 헤더의 단면적은 전류 밀도, 전극 영역 및 온도를 고려하여 선택될 수 있다.

가스 및 액체 스트림은 바람직하게는 한 단부에 배치된 하나 이상의 배출구를 통해, 바람직하게는 하나의 배출구를 통해 배출 헤더로부터 배출된다. 배출구를 통한 필름의 가스/액체 다운플로우(downflow)가 벽과 중앙 가스 코어 상에 액체 필름을 갖는 상태로 얻어지도록, 배출구의 단면적은 전류 밀도, 전극 영역 그리고 온도를 고려하여 선택된다.

전술한 가스/액체 배출 시스템은, 가스/용액 인터페이스가 전극 시스템의 전해 영역으로 내려가는 것을 낮은 압력 강하가 방지하므로써, 전해 영역의 상부 영역에서 분리기에 인접하여 가스 공간이 형성되는 것에 의하여 야기된 분리기 손상을 방지하는 장점을 갖는다. 가스/액체 배출 시스템의 또 다른 장점은 전극 판과 접촉에 기인한 마모에 의하여 분리기에 물리적 손상을 끼치는 압력 변동을 최소화하는 다른 장점을 갖는다. 배출 튜브의 벽 상에 형성된 액막은 전해장치 내부의 셀 사이에 용액 통로 저항을 증가시켜 누설 전류 부식에 의한 전해장치의 손상 가능성을 감소시키는 또 다른 장점을 제공한다.

본 발명의 양호한 실시예에서, 가스/액체 배출 헤더는 전극 구조체의 전체 폭을 따라 제공된 장방형 구조체 형태이다. 배출 헤더의 배면 판은 전극 구조체의 수직 방향에서 팬 배면의 상향 연장부이다. 헤더의 전방이 헤더의 배면과 거의 평행하도록, 배면 판은 전극 방향에서 팬의 배면에 대하여 90도 직각으로 절곡되어 배출 헤더의 상부판을 형성하고, 또 하방으로 더욱 90도 절곡되어 헤더의 전방판을 형성한다. 상기 판은 배면판을 향하여 90도 후방으로 절곡되어 헤더의 하부를 형성하고, 또 90도 하방으로 절곡되어 배출 슬롯의 전방 판을 형성한다. 변형예로서, 배출 슬롯의 전방판은 배출 헤더의 전방 판의 연속부일 수 있다.

전방 판의 배출 슬롯 하부에는 배면 판과 90도 직각으로 그리고 그로부터 멀리 절곡되어 팬의 상부판을 형성한다. 상기 상부 판은 상방으로 90도 절곡되어 팬의 플랜지를 형성한다.

플랜지의 높이는 배출 슬롯을 통해 수직 가스/액체 유동 통로를 효과적으로 한정하고, 상기 플랜지 상방의 장방형 박스가 배출 헤더를 형성한다. 일반적으로, 플랜지의 높이는 배출 헤더 높이의 약 20 내지 80%이다.

양극 및 음극 구조체와 다를 수도 있는 본 발명에 따른 바이폴라 전해장치에서 팬 상방의 플랜지 사이의 분리기를 밀봉하기 위한 가스켓은 적절한 화학적 내성과 물성을 갖는 적정 재료(예를 들면 가소 처리된 EPDM)로 제조된다. 재료가 화학적 내성과 물성의 적절한 조합체가 아닌 경우에, 적절한 물성을 갖는 재료로 제조된 가스켓에는 내부 에지 상에 PTFE로 제조된 화학적으로 내성이 있는 라이너가 제공될 수도 있다.

두 개의 가스켓이 분리기의 한 측면에 배치되고 모듈을 밀폐식으로 밀봉하는 팬을 통해 부하가 그것에 인가되도록, 가스켓은 연속하는 것이 바람직한 프레임 형태일 수 있다.

양극과 분리기 사이에 그리고 음극과 분리기 사이에 가스켓이 배치된다.

프레임은 분리기를 모듈과 격실에 대하여 밀폐식으로 밀봉할 수 있는 형상이라면 어떠한 것도 가능하다. 일반적으로, 프레임은 정방형 또는 장방형 형상을 갖는다. 프레임의 단면은 분리기 내부의 밀봉을 수행할 수 있는 형상이라면 어떠한 것도 가능하다. 예를 들면, 원형, 삼각형 또는 사각형 단면을 가질 수 있으나, 가스켓 평면에 직각인 크기가 가스켓의 평면 크기보다 작은 상태로 직사각형 단면을 갖는 것이 바람직하다.

가스켓 프레임의 단면은 분리기와 결합하기 위하여 프레임의 전체 원주 길이 둘레에 돌출부 또는 노우즈를 구비하며, 상기 돌출부 또는 노우즈가 프레임의 내주면 및/또는 외주변에 제공되는 것이 일반적이다.

돌출부 또는 노우즈는 분리기와의 조임 밀봉을 수행할 수 있는 어떠한 적절한 형상도 가질 수 있으나, 예를 들면 단면이 거의 부분 원형이 구근 형상을 갖는 것이 바람직하다.

작동 중에, 분리기는 각각의 가스켓에 의하여 각 측면 상에서 결합하여, 가스켓의 돌출부가 상호 정합하는 관계에 있고, 또 압출될 때 가스켓의 전체 주변 둘레에 가스켓의 국부적인 조임을 수행하여, 전해 격실의 내측으로부터 격실 외부의 지점까지 분리기의 구조를 통해 또는 그것을 따라 셀 용액의 침투 또는 누설을 방지할 수 있다. 이러한 가스켓 구조는, 특히 분리기가 거칠거나, 불균일한 표면(예를 들면, 보강 메쉬의 존재에 의하여)을 갖거나 또는, 내부에서 희생 성분의 용해에 의하여 잔존하는 채널을 함유할 때 또는 전해 격실이 대기보다 높은 압력으로 작동할 때, 셀 용액의 누설을 방지하는데 특히 효과적인 것으로 발견되었다.

변형예로서, 각각의 가스켓에는 전극 구조체의 각 플랜지와 결합하기 위하여 대향 측면 상에 노우즈 또는 돌출부가 제공된다.

가스켓 또는 프레임은 특히 가스켓이 모듈 내부에 사용될 때 밀봉 볼트를 수납하기 위한 구멍을 구비할 수 있다.

가스켓에 전술한 화학적으로 내성이 있는 라이너가 제공된 경우에, 라이너는 조임을 수행하는 돌출부 또는 노우즈 상방으로 연장할 수 있다.

본 발명에 따른 전해장치는 높은 전류 밀도, 즉 4.5kA/m²이상에서 작동할 수 있다.

분리기는 실질적으로 전해액 불투과성 이온 교환막이 바람직하다. 그러나,다공질의 전해액 투과성 다이어프램일 수 있는 가능성을 배제하지 않는다.

분리기가 이온 교환막인 경우에, 어떤 적절한 이온 교환막 재료로 형성될 수 있다.

염소/알칼리 제조용의 이온 선택투과성 멤브레인은 당업계에 널리 공지되어 있다. 이 멤브레인은 음이온족을 포함하는 플루오린 함유 중합체 재료가 바람직하다. 바람직하게는, 이것은 C-H 화학결합을 제외하고 모든 C-F 화학결합을 함유하는 중합체를 포함하는 음이온족이다. 적정 음이온족의 예로는 -PO₃ ^2-, -PO₂ ^2-, 또는 바람직하게는 -SO₃ ^-또는 -COO^-가 있다.

상기 멤브레인은 단층 또는 다층 박막으로 존재할 수 있다. 직물 또는 미세다공성 시이트로 적층되거나 또는 그 상부에 코팅되는 것에 의하여 보강될 수 있다. 게다가, 화학적으로 내성이 있는 특정 코팅이 한 측면 또는 양 측면에 피복되어 습윤 및 가스 방출을 향상시킬 수 있다.

염소/알칼리 적용을 위해 표면 코팅을 갖는 멤브레인이 채용된 경우에, 그 표면 코팅은 화학 환경에 대하여 불활성인 산화금속(예를 들면, Zirconia)으로 형성되는 것이 일반적이다.

염소/알칼리 적용을 위한 적절한 멤브레인은 예를 들면 이 아디 드퐁 드 네모아社에 의하여 시판되는 Nafion(상표명), 아사히 글래스社에 의하여 시판되는 Flemion(상표명), 그리고 아사히 케이칼社에 의하여 시판되는 Aciplex(상표명)로판매되고 있다.

분리기는 인접한 양극 판과 음극 판 사이에 배치되어, 양극 구조체를 음극 구조체로부터 분리한다.

양극/음극 간극은 3mm 내지 제로의 범위, 바람직하게는 1mm 내지 제로의 범위이다. 따라서 양극/음극 간극이 제로인 경우에, 모듈의 양극과 음극은 분리기와 접촉한다.

실질적으로 불투과성 이온 교환막이 장착된 바이폴라 전해장치에 있어서, 알칼리 금속 염화물 수용액이 바이폴라 전해장치의 양극 구조에 충전되고, 감손 알칼리 금속 염화물 수용액이 바이폴라 전해장치의 양극 구조체로부터 배출되며, 수소와 알칼리 금속 하이드록사이드가 바이폴라 전해장치의 음극 구조체로부터 배출된다.

전극 구조체의 양극 판은 금속성이며, 그 금속의 속성은 전해장치에서 전해되는 전해액의 속성에 따른다. 알칼리 금속 염화물의 수용액이 전해장치에서 전기분해되는 경우에는, 박막 형성 금속이 바람직한 금속이다. 상기 박막 형성 금속은 티타늄, 지르코늄, 니오븀, 탄탈륨, 텅스텐, 또는 하나 이상의 이러한 금속을 주성분으로 하며 티타늄과 비교하여 산화 전극 분극 특성을 갖는 합금 중 어느 하나 일 수 있다. 티타늄 단독 또는 티타늄과 비교하여 산화 전극 분극 특성을 갖는 티타늄계 합금을 사용하는 것이 바람직하다.

양극 판은 전기 전도성 촉매 화학적 활성 재료로 이루어진 코팅을 갖는다. 특히 알칼리 금속 염화물 수용액이 전기분해되는 경우에, 상기 코팅은 예를 들면플래티늄, 로듐, 이리듐, 루테늄, 오스뮴 그리고 팔라듐과 같은 하나 이상의 플래티늄족 금속을 포함할 수 있다.

전해장치에서 양극 코팅으로 사용하기 위한 전기 전도성 전해 촉매적 활성 재료는 예를 들면 유럽 특허 제0 052 986호, 제0 107 937호, 그리고 제0 129 374호에 개시된 바와 같이 당업계에 널리 공지되어 있다.

음극 판용으로 사용된 금속이 전도성이 있고 전해 셀에 사용된 전해액에 내성이 있다면, 양극의 박막 형성 금속과 상이한 어떤 적절한 금속이 전극 구조체의 음극 판으로 사용될 수 있다. 음극 판은 니켈이나 니켈 합금, 또는 니켈이나 니켈 합금으로 이루어진 외면을 갖는 다른 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 음극판은 다른 금속, 예를 들면 강철 또는 구리로 이루어진 코어와 니켈이나 니켈 합금으로 이루어진 외면을 포함할 수 있다. 니켈이나 니켈 합금은 알칼리 염화물 수용액이 전기분해되는 전해 셀 내에서 이러한 재료의 내부식성을 고려하여 그리고 니켈이나 니켈 합금의 전압 이상의 장기간의 낮은 수소를 고려하여 바람직하다.

음극 판은 예를 들면 그릿 블래스팅에 의하여 그 표면적이 증가하도록 처리될 수 있다.

음극 판에는 전기 전도성의 전해 촉매적 활성 코팅이 제공되는 것이 바람직하다. 전해장치에서 음극 코팅으로 사용하기 위한 전기 전도성의 전해 촉매적 활성 재료는 예를 들면 유럽 특허 제0 479 423호, 국제 공개 제95/05499호와 제95/05498호, 유럽 특허 제0 546 714호, 국제 공개 제96/24705호, 유럽 특허 제0052 986호 및 유럽 특허 제0 107 934호에 개시된 바와 같이 당업계에 널리 공지되어 있다.

상기 특허에 개시된 내용은 본원에 참조로서 합체되었다.

전극 판은 원하는 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 전극 판은 복수의 층을 포함할 수 있다. 그러나, 각 전극 판은 다공성 판이 바람직한바, 즉 천공되거나, 연신된 금속 형태, 또는 직물이나 비직물, 루버(louvred)나 랜턴(lantern) 블레이드일 수 있다. 보다 바람직하게는, 양극과 음극판은 메쉬 형태이다.

전술한 바와 같이, 전극 구조체의 팬은 일반적으로 전기 전도성 판과 동일한 재료로 제조될 수 있다. 팬의 재료는 팬이 가요성이 있고 탄성을 가질 수 있도록 두께를 갖는 것이 일반적이다.

양극과 음극 구조체에는 하나 이상의 배플이 제공되어, 상기 배플의 제1 측면과 전극 판 사이에 제1 채널과, 배플의 제2 측면과 팬의 접시형 리세스 사이에 제2 채널을 형성하며, 상기 제1 및 제2 채널은 바람직하게는 적어도 전극 구조체의 상부 및 하부에 또는 인접하여 상호 연통 관계에 있다. 상기 제1 채널은 구조체의 상부에 있는 배출 헤더로 올려 보내기 위하여 가스 충전 전해액용 라이저(riser)를 제공한다. 상기 제2 채널은 구조체의 바닥까지 낙하시키기 위하여 탈기 전해액용 하강 유로(downcomer)를 제공한다. 상기 배플은 수직 방향으로 배치되는 것이 바람직하다. 상기 배플은 발생된 가스의 가스 승강 효과를 이용하므로, 융액 순환과 혼합을 향상시켜 몇몇 장점을 제공한다.

양극과 음극 구조체에서 혼합이 향상되면, 구조체 내부의 농도 및 온도 변화를 최소화하며, 따라서 양극 코팅과 멤브레인의 수명을 증가시킨다. 특히, 양극 구조체에서, 향상된 혼합은 강산성 염수를 사용하여 양성자 반응을 통해 멤브레인에 손상을 입히는 위험이 없이 염화물에서 낮은 레벨의 산소를 얻을 수 있다. 음극 구조물에서 혼합이 향상되면, 탈이온수를 첨가하여 농축된 부식제가 제거된 이후에 부식제 농도 레벨을 일정하게 유지할 수 있다.

전극 구조체의 상부 영역에 경사진 배플 판을 설치하면 전해 영역으로부터 가스/액체 혼합물의 상방향 유동을 가속화하여 가스/액체 분리를 증가시키므로써, 가스 거품 합체가 향상된다.

배플은 셀 내부의 화학적 환경에 내성이 있는 재료로 제조된다. 양극 구조체의 배플은 플루오로폴리머 또는 예를 들면 티타늄이나 그 합금과 같은 적정 금속으로 제조될 수 있다. 음극 구조체에서 배플은 플루오로폴리머 또는 예를 들면 니켈과 같은 적정 금속으로 제조될 수 있다.

양극 구조체에 있어서, 배플은 양극 팬의 내측으로 돌출하는 돌출부에 부착되는 것이 바람직하다. 음극 구조체에 있어서, 상기 배플은 포스트에 부착되는 것이 바람직하다.

배플은 수평 방향으로 전극 구조체를 완전히 가로질러 연장하는 일체형 구조체일 수 있거나, 복수개(예를 들면 2개)의 부재를 포함할 수 있으며, 그 각각은 그 사이에 수평한 간극을 갖는 상태로 전극 구조체를 가로질러 연장한다. 이체형 배플이 사용되는 경우에, 하부 배플은 용액의 순환을 증진시키고 상부 배플은 높은 전류 밀도에서 작동할 때 포말 파괴를 위해 구조체의 상부에 영역을 유지하는데 보조한다.

작동 중에, 본 발명에 따른 복수개의 바이폴라 전해장치는 동일한 정류기로 전기적으로 급송되도록 배열될 수 있다.

용액은 동일한 염수 및 부식제 헤더로부터 본 발명에 따른 모듈식 바이폴라 전해장치와 평행하게 공급되는 것이 바람직하다.

배출 염수와 배출 부식제 용액은 본 발명에 따른 모듈식 바이폴라 전해장치에서 모든 모듈로부터 공통 염수 및 부식제 헤더까지 평행하게 배출된다.

본 발명에 따른 모듈식 바이폴라 전해장치에서의 모듈은 전류 전달 프레임에 장착되어, 간편한 수단, 예를 들면 나사, 잭, 유압, 공압 수단에 의하여 상호 고정된다.

본 발명에 따른 모듈식 및 필터 프레스형 바이폴라 전해장치는 알칼리 금속 염화물 수용액, 특히 염화나트륨의 전기분해에 의하여 염소를 제조하는데 특히 유용하다.

본 발명에 따른 전극 구조체는 소위 고형 중합체 전해액인 이온 교환막이 자아??되니 전해 셀 내부에서 전류 분배 장치로서 사용될 수 있다.

본 발명은 알칼리 금속 염화물 수용액의 전기분해용 전해장치에 사용하기에 적합한 전극 구조체를 참조하여 설명하였다. 그러나, 전극 구조체는 다른 용액을 전기분해하는 전해장치 또는 예를 들면 연료 셀과 관은 다른 타입의 전해 셀에 사용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 접시형 리세스와, 인접한 전극 구조체의플랜지 사이에 있는 분리기를 밀봉하기 위한 가스켓 수단을 안착 및 지지하기 위하여 상기 접시형 리세스 주변 둘레에 플랜지를 구비하는 팬과; 상기 팬으로부터 떨어져 있는 전기 전도성 판과; 상기 전기 전도성 판이 전기 전도 가능하게 부착되고, 상기 팬과 전기 전도성 판 사이에 전기 전도 경로를 제공하는 다수의 전기 전도성 부재를 선택적으로 갖는 수단을 포함하며, 상기 전극 구조체가 음극 구조체를 포함하는 경우에, 상기 전기 전도성 부재는 적어도 포스트 형태이며, 상기 전극 구조체가 양극인 경웨, 접시형 리세스에는 내측으로 돌출하는 다수의 돌출부가 제공되며, 상기 전극 구조체가 음극 구조체인 경우에, 상기 접시형 리세스에는 외측으로 돌출하는 다수의 돌출부가 제공되는 전극 구조체가 제공된다.

도 1 및 도 2에서, 팬(1)에는 플랜지(2)와 접시형 리세스(3)가 형성되어 있으며, 상기 리세스 내부에는 절두원추형 돌출부(4)(도 1)가 내측으로 돌출 형성되거나 절두원추형 돌출부(5)(도 2)가 외측으로 돌출 형성되어 있다. 스파이더(비도시)가 장착되어 있는 전기 전도성 포스트(6)가 각각의 돌출부(4 또는 5)에 전기적으로 접속되어 있다. 음극 구조체와 관련된 포스트가 양극 구조체와 관련된 그것보다 상당히 긴 것을 알 수 있다. 양극 구조체의 경우에, 양극판이 관련 팬에 직접 결합되어 있거나 스파이더를 경유하여 관련 팬에 직접 결합되는 경우에, 상기 포스트는 생략될 수 있다. 스파이더에는 메쉬 형태가 일반적인 전극판(8)이 결합되어 있다. 포스트(6)의 단부와 전극판(8) 사이에는 전기 절연 쿠션(9)이 제공된다. 각 포스트의 지점에서, 전극판(8)에는 개구가 형성되어 있으며, 이러한 개구 내부에 쿠션(9)이 끼워진다. 플랜지(2)에는 지지 플랜지(도 4의 2B 참조)와 구멍(10, 10B)이 제공되며, 상기 구멍은 두 개의 가스켓과 멤브레인과 함께 양극 구조체와 음극 구조체를 체결하여 본 발명에 따른 모듈을 형성하는 볼트(비도시)를 수납하도록 설계되어 있다. 참조 부호 11은 배출 헤더이다. 각각의 전극 구조체의 상단부에 있는 배출 슬롯(35)을 통해 상기 헤더911)로의 용액 유동이 발생하며, 상기 배출 슬롯(35)은 전극판(8) 바로 상부에 그리고 이격된 원통형 스터브 튜브(36) 바로 하방에 위치 및 형성되고, 상기 원통형 스터브 튜브는 팬 베이스(3)와 플랜지(2)에 있는 구멍과 정합하며, 헤더(11)의 수직방향으로 연장하는 주벽까지 연장한다. 따라서, 용액 유동은 배출 슬롯을 진입하여 스터브 튜브를 돌아 헤더까지 흐른다.

본 발명의 전극 구조체는 필터 프레스형 전해장치, 모듈 셀 그리고 연료 셀에 사용될 수 있다. 도 3은 두 개의 전극 구조체가 결합하여 필터 프레스형 전해장치나 연료 셀에 사용하기 위한 바이폴라 전극 조립체를 형성하는 유닛을 도시하며, 이 경우에 전극 구조체는 양극 및 음극 구조체(4, 5)가 포개어진 상태로 조립된다. 도 4는 모듈식 전해장치 또는 연료 셀에 사용하기 위한 것으로서, 그 사이에 분리기가 배치된 상태로 전극 구조체가 상호 결합된 유닛을 도시한다. 이 두가지 경우에, 다수의 유닛이 조립되면, 인접한 양극과 음극동일 유닛의 일부 또는 별도 유닛의 일부이던 간에 인접한 양극과 음극은 서로 포개진 돌출부(4)를 구비하는 순효과가 있다.

도 3의 바이폴라 전극 구조체를 참조하면, 도 1에 도시된 것과 같은 양극 구조체와 도 2에 도시된 것과 같은 음극 구조체는 마모 장치(2)에 의하여 배면을 맞대고 전기 전도 가능하게 결합되어 있으며, 상기 마모 장치는 양극 구조체 상의 내향 돌출 절두원추형 돌출부(4)와 음극 구조체 상의 외향 돌출 절두원추형 돌출부(5) 사이에 배치되어 있다. 전술한 구조는 두 개의 구조체가 서로 가압될 때 마모 장치가 음극 돌출부(5)의 피크와 양극 돌출부(4)의 베이스 사이, 즉 전극판(8)까지 연장하는 포스트(6) 사이에 양호한 전기 연속체를 제공한다.

도 4의 모듈식 전극 조립체를 참조하면, 도 1에 도시된 바와 같은 양극 구조제와 도 2에 도시된 바와 같은 음극 구조체는 플랜지(2)에 형성된 구멍(10)을 통해볼트(비도시)에 의하여 결합된다. 멤브레인(13)이 플랜지(2) 사이에 배치된 두 개의 가스켓(14) 사이에서 밀봉된다. 도 1 내지 도 3에 도시되어 있지 않은 스파이더(7)는 포스트(6)와 전극판(8) 사이에 전기 전도 경로를 제공한다. 스파이더는 용접, 나사 체결 또는 억지 끼워 맞춤 커넥터에 의하여 포스트(6)의 단부 각각에 결합된 디스크형 중앙 부분(40)과, 상기 중앙 부분(40)으로부터 반경방향으로 연장하며 그 자유 단부가 용접에 의하여 관련 전극판(8)에 결합된 다수의 레그(38)를 구비한다. 일반적으로, 포스트(6)를 통한 전류 공급이 포스트를 에워싸는 등간격으로 이격된 다수의 포인트로 분배되도록 상기 레그(38)는 균등한 각도로 이격되어 있다. 특히, 할로겐화 알칼리금속의 전해에 사용하기 위한 경우에, 음극 스파이더는 스테인레스 스틸, 니켈 또는 구리와 같은 재료로 제조되는 반면, 양극 스파이더는 밸브 메탈(valve metal) 또는 그 합금으로 제조된다. 양극 구조체와 관련된 스파이더(7)의 레그(38)는 음극 구조체와 관련된 것보다 다소 짧다.

실제로, 전극 구조체를 제조하는 동안, 스파이더(7)는 전극판(8)에 용접 또는 다른 방식으로 결합되어, 상기 스파이더는 포스트(6)에 용접 또는 다른 방식으로 고정된다. 이러한 배열은 양극판과 음극판의 교환이나 수리를 용이하게 하거나, 전해 촉매적 활성 코팅의 수리/교환을 용이하게 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 팬(3)에서 내향 돌출 절두원추형 돌출부(4)를 구비하는 양극 구조체에는 염수용 유입 튜브(비도시)에 연결된 공급 튜브(15)와 염소 및 감손 염소 혼합물용 배출 튜브(16)가 제공된다. 음극 구조물에는 부식제용 유입 튜브(비도시)에 연결된 공급 튜브(17)와 수소 및 부식제 혼합물(18)용 배출 튜브가 제공된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 양극 구조체에는 포트(24)가 형성된 유입 튜브(19)와 동심을 이루는 양극 공급 튜브(15)와, 내향 돌출 돌출부(4) 상에 장착된 배플(21)이 제공된다. 음극 구조체에는 포트(23)가 형성된 유입 튜브(20)와 동심을 이루는 음극 공급 튜브(17)와, 포스트(6) 상에 장착된 배플(22)이 제공된다. 유입 튜브(19, 20)에 형성된 포트(24, 23)는, 그곳으로부터 배출되는 용액이 배플(21, 22) 후방의 팬 배면을 향하도록 안내되어 혼합을 보조하도록 형성되어 있다. 배플(21, 22)은 양극 격실과 음극 격실을 두 개의 연결된 영역으로 구획하여, 전술한 바와 같이 용액을 재순환시키는 작용을 한다. 배플(21, 22)(도 1 내지 도 3에 도시되어 있지 않음)은 상기 양극 격실과 음극 격실 내에서 전극 구조체의 하단으로부터 그 상단까지 수직으로 연장하며, 그리고 각각의 전극 구조체 내부에서 적어도 상기 구조체의 상부와 하부에 인접하여 연통하는 두 개의 채널을 형성한다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 마모 장치(12)에는 와셔(35)의 한 표면 상에 4개의 뾰족한 돌출부(34)가 그리고 상기 와셔(35)의 다른 표면 상에는 4개의 뾰족한 돌출부(36)가 제공되어, 인접한 양극 및 음극 구조체가 압축될 때, 상기 돌출부는 음극 및 양극 팬의 재료에 박힌다.

도 9 내지 도 11을 참조하면, 전극 구조체가 함께 당겨져서 그 사이에 분리기/멤브레인(13)을 체결할 때 가스켓(14)이 압출될 수 있도록, 가스켓(14) 각각은 플랜지(2)에 형성된 구멍과 정합하도록 구멍(그 일부가 참조 부호 2A로 지시되어 있다)을 갖는 거의 장방형 형상을 가질 수 있다. 가스켓 각각은 그 내주변에서 국부적으로 확대되어, 가스켓의 한 측면 상에서 그 평면을 지나 돌출하는 노우즈(30)를 형성한다. 가스켓은 상기 노우즈(30)가 멤브레인(13)의 인접면과 접촉하는 상태로 전극 구조체(8)에 조립된다. 멤브레인(13)과 접촉하는 영역에서, 각각의 노우즈(30)는 거의 원형인 단면 형상을 가질 수 있다. 이러한 가스켓의 국부적인 확대에 의하면, 가스켓의 인접한 평면 사이에서 압축되어 그것에 의하여 밀봉될 뿐만 아니라, 멤브레인(13)은 노우즈(30) 사이에 부가적으로 끼워 조여져서, 핀치 밀봉부를 형성하는바, 이 핀치 밀봉부는 셀 용액이 멤브레인(13)의 구조체를 통과하거나 이것을 따라 침투하거나 흘러나가는 것을 방지하는데 특히 효과적이다.

또한 가스켓(14)에는 그 내주변에 PTFE와 같은 화학적으로 내성이 있는 재료로 이루어진 라이너(32)가 제공된다. 변형예로서, 각각의 가스켓에는 각 플랜지(2)와 결합하기 위하여 그 대향 측면 상에 노우즈 또는 돌출부가 제공될 수도 있다.

전극 구조체의 양극 또는 음극판이 개조 또는 교환의 필요성이 있는 경우에, 쿠션(9)을 제거하여 그 구조체로부터 제거되어, 스파이더(7)의 중앙 부분(40)을 노출시켜, 포스트로부터 분리시키거나, 또는 포스트가 존재하지 않을 경우에는 전극 팬이나 바이폴라 판으로부터 분리될 수 있다. 예를 들면, 스파이더의 중앙부가 가령 스팟 용접에 의하여 용접된 경우에, 드릴이나 밀링 공구를 사용하여 스팟 용접를 관통해서 둥글게 도려내어 분리할 수 있다. 스파이더의 중앙부가 체결 나사 또는 억지 끼움 커넥터에 의하여 포스트(또는 팬)와 결합되는 경우에, 나사 또는 다른 커넥터를 제거하여 분리할 수 있다. 몇몇 경우에, 스파이더가 물리적인 힘을이용하여 용접된 조인트를 파괴하므로써 포스트나 팬, 또는 바이폴라 판으로부터 용이하게 분리될 수 있도록, 스파이더의 중앙부를 부착하기 위하여 채용된 용접 시스템은 단지 약한 용접 조인트를 제공하도록 구성될 수도 있다. 스파이더가 분리되면, 양극 또는 음극은, 스파이더 어레이가 포스트나 돌출부(포스트가 존재하지 않는 경우에)의 위치에 대응하도록 배열된 상태로, 양극 또는 음극을 구비하는 새로운 전극 조립체로 교체되거나 개조를 위해 제거될 수 있다. 그 이후에, 신규의 또는 개조된 전극 조립체는 예를 들면 스팟 용접, 나사형 파스너, 또는 억지 끼움 커넥터에 의하여 물리적으로 그리고 전기적으로 재부착된다.

부착 방법이 용접 조인트가 아닌 나사형 파스너나 억지 끼움 커넥터를 사용하는 경우에, 스파이더의 중앙부 및/또는 포스트, 팬 또는 바이폴라 판의 표면 사이에 스타형 와셔, 부식 디스크 또는 전도성 코팅과 같은 전도성 향상 수단이 삽입될 수 있다. 또는, 교환된 양극 이나 음극에 대하여 양호한 물리적 전기적 결합부를 보호할 필요가 있는 경우에, 전극 구조체의 제거에 의하여 노출된 포스트, 팬 또는 바이폴라 판의 거친 표면은 예를 들면 마무리 공구, 샌딩 공구, 줄 등을 사용하여 마무리될 수 있다.

Claims

접시형 리세스와, 인접한 전극 구조체의 플랜지 사이에 있는 분리기를 밀봉하기 위한 가스켓 수단을 지지하기 위하여 상기 접시형 리세스 주변 둘레에 플랜지를 구비하며, 상기 분리기는 제1 전극 구조체의 양극 표면과 제2 전극 구조체의 음극 표면 사이에 배치되며, 제1 전극 구조체의 양극 표면이 제2 전극 구조체의 음극 표면과 거의 평행하게 그 음극 표면을 대면하지만 상기 분리기에 의하여 음극 표면으로부터 떨어져 있고, 또 상기 분리기에 밀폐식으로 밀봉되어 있는, 팬과;

상기 팬으로부터 떨어져 있는 전기 전도성 판과;

용액용 유입구; 그리고

유체용 배출구를 포함하며,

상기 판은 다수의 전기 전도성 부재에 의하여 팬에 전기 전도 가능하게 연결되고, 상기 전도성 부재에는 전도성 판이 전기 전도 가능하게 부착되며, 상기 전도성 판이 양극판인 경우에, 팬에 직접 전기 전도 가능하게 연결될 수 있다는 조건하에서, 상기 전도성 부재는 팬과 전도성 판 사이에 전기 전도 경로를 제공하며,

상기 전극 구조체가 양극 구조체인 경우에, 상기 접시형 리세스에는 내측으로 돌출하는 다수의 돌출부가 제공되며, 상기 전극 구조체가 음극 구조체인 경우에, 상기 접시형 리세스에는 외측으로 돌출하는 다수의 돌출부가 제공되어, 양극 구조체 팬의 접시형 리세스에 제공된 내측으로 돌출하는 돌출부가 다수의 전극 구조체를 포함하는 조립체에서 인접한 음극 구조체 팬의 접시형 리세스에 제공된 외측으로 돌출하는 돌출부와 짝을 이루는 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제1항에 있어서, 상기 전기 전도성 판은 가요성이 있는 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제1항 또는 제2항에 있어서, 각 돌출부는 전도성 부재에 전기 전도 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출부는 제1 방향으로 그리고 상기 제1 방향에 대하여 횡방향으로 상호 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제4항에 있어서, 상기 상기 돌출부는 제1 방향과 횡방향으로 등간격으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출부는 절두원추형인 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 전도성 부재는 선택적으로 로드 베어링인 포스트를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 전도성 부재 각각은, 그 사이에 다지점 전기 접점을 형성하기 위하여, 전기 전도성 판에 인접하여 전류 캐리어, 바람직하게는 다중 지맥 전류 캐리어(multi-legged current carrier)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제8항에 있어서, 상기 전극 구조체는 레그가 짧은 비교적 탄성이 없는 스파이더(spider)가 제공된 양극 구조체인 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제8항에 있어서, 상기 전극 구조체는 레그가 긴 탄성이 있는 스파이더가 제공된 음극 구조체인 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극 구조체의 하부에는 유입 튜브가 제공되며, 이 유입 튜브는 바람직하게는 상기 전극 구조체의 한 측면으로부터 다른 측면까지 연장하는 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제11항에 있어서, 유입구를 따라 포트가 등간격으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제12항에 있어서, 상기 포트는 유입 튜브를 따른 압력 변화율이 최소가 될수 있는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유입 튜브에는 한 단부에서만 용액이 공급되는 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유입 튜브에 대한 공급 튜브는 그 막다른 부분에 도달할 때까지 유입 튜브를 따라 연장하는 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유입 튜브에 대한 공급 튜브는 비전도성 재료로 제조되며, 바람직하게는 유입 튜브를 따라 연장하는 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 배플이 제공되어, 상기 배플의 제1 측면과 전기 전도성 판 사이에 제1 채널과, 배플의 제2 측면과 접시형 리세스 사이에 제2 채널을 형성하며, 상기 제1 채널은 구조체의 상부에 있는 배출 헤더로 올려 보내기 위하여 가스 충전 전해액용 라이저(riser)를 제공하고, 상기 제2 채널은 구조체의 바닥까지 낙하시키기 위하여 탈기 전해액용 하강 유로(downcomer)를 제공하는 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제17항에 있어서, 상기 배플은 수직으로 배치된 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 전극 구조체는 티타늄 또는 그 합금으로 제조된 양극 구조체인 경우에, 상기 배플은 티타늄 또는 그 합금으로 제조되며, 상기 전극 구조체가 니켈 또는 그 합금으로 제조된 음극 구조체인 경우에, 상기 배플은 니켈 또는 그 합금으로 제조되는 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극 구조체가 양극 구조체인 경우에, 상기 배플은 양극 팬의 내측으로 돌출하는 돌출부 상에 장착되며, 상기 전극 구조체가 음극 구조체인 경우에, 상기 배플은 포스트 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배플은 다수의 조각을 포함하며, 그 조각 각각은 그 사이에 수평 간극을 마련한 상태로 구조체를 가로질러 연장하는 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제7항에 있어서 또는 제7항에 종속하는 제8항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 포스트는 로드 베어링(load bearing)인 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제22항에 있어서, 상기 로드 베어링 포스트의 단부는 전기 전도성 판에 형성된 구멍과 정렬되는 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
양극 구조체인 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 따른 전극 구조체의 팬이 음극 구조체인 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 따른 전극 구조체의 팬에 접착되며, 상기 양극 구조체의 내측으로 돌출하는 돌출부가 음극 구조체의 팬 상에 형성된 외측으로 돌출하는 돌출부와 짝을 이루어 바이폴라 유닛을 형성하는 것을 특징으로 하는 바이폴라 유닛.
전류 분배 수단과;

장착 프레임 상에 장착되며 기계적으로 그리고 전기적으로 직렬로 조립된 적어도 하나의 바이폴라 유닛을 포함하는 필터 프레스형(filter press) 바이폴라 전해장치에 있어서,

상기 바이폴라 유닛은 제24항에 따른 바이폴라 유닛인 것을 특징으로 하는 필터 프레스형 바이폴라 전해장치.
(가) 접시형 리세스와, 상기 접시형 리세스 둘레에 플랜지를 갖는 팬, (나) 양극판, (다) 상기 양극이 전기 전도 가능하게 부착되고, 상기 팬과 양극판 사이에 전기 전도 경로를 제공하는 다수의 전기 전도성 로드 베어링 부재를 선택적으로 갖는 수단, (라) 용액용 유입구, 그리고 (마) 유체용 배출구를 구비하는 양극 구조체와;

(가) 접시형 리세스와, 상기 접시형 리세스 둘레에 플랜지를 갖는 팬, (나) 음극판, (다) 상기 음극이 전기 전도 가능하게 부착되고, 상기 팬과 음극판 사이에 전기 전도 경로를 제공하는 다수의 전기 전도성 로드 베어링 부재, (라) 용액용 유입구, 그리고 (마) 유체용 배출구를 구비하는 음극 구조체와;

양극 표면과 음극 표면 사이에 배치된 분리기로서, 상기 양극 표면이 음극 표면과 거의 평행하게 그 음극 표면을 대면하지만 상기 분리기에 의하여 음극 표면과 절연되고 또 그것으로부터 이격되어, 상기 모듈을 개별 양극 격실과 음극 격실로 분할하는 분리기와;

상기 분리기를 팬의 주변 상의 플랜지 사이에서 밀봉하는 가스켓 수단과;

상기 가스켓 수단에 압력을 가하여 분리기를 가스켓 수단에 대하여 밀폐식으로 밀봉하는 수단을 포함하며,

상기 양극 구조체 팬의 접시형 리세스에는 내측으로 돌출하는 다수의 돌출부가 제공되며, 상기 음극 구조체의 접시형 리세스에는 외측으로 돌출하는 다수의 돌출부가 제공되어, 모듈의 양극 구조체의 내측으로 돌출하는 돌출부가 다수의 모듈을 포함하는 모듈식 바이폴라 전해장치에서 인접한 모듈의 음극 구조체의 외측으로 돌출하는 돌출부와 짝을 이루며,

바람직하게는 전기 전도성 로드 베어링 포스트와, 상기 양극 구조체와 음극 구조체 사이에 개재된 관련 분리기를 갖는 제24항에 따른 하나 이상의 바이폴라 유닛을 선택적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈식 바이폴라 전해장치용 모듈.
장착 프레임 상에 기계적 전기적으로 직렬로 조립된 하나 이상의 모듈과;

전해장치의 각 단부에 배치된 전류 분재 판을 포함하는 모듈식 바이폴라 전해장치에 있어서,

상기 모듈은 제26항에 따른 모듈인 것을 특징으로 하는 모듈식 바이폴라 전해장치.
제25항 또는 제27항에 있어서, 모듈식 바이폴라 전해장치의 인접한 모듈간의 또는 바이폴라 유닛의 전극 구조체간의 전기 전도는 인접한 모듈 또는 인접한 전극 구조체간의 직접적인 접촉에 의하여 달성되는 것을 특징으로 하는 전해장치.
제25항 또는 제27항에 있어서, 상기 모듈식 바이폴라 전해장치의 인접한 모듈간의 또는 바이폴라 유닛의 전극 구조체간의 전기 전도율은 전도율 증강 재료의 사용에 의하여 또는 인접한 모듈 또는 인접한 전극 구조체간의 장치의 사용에 의하여 향상되는 것을 특징으로 하는 전해장치.
제29항에 있어서, 상기 전도율 증강 장치는 팬으로 절단하도록 채택된 전기 전도성 금속 와셔인 것을 특징으로 하는 전해장치.
제30항에 있어서, 상기 전도율 증강 장치는 양극 구조체의 팬에 있는 내측으로 돌출하는 돌출부 각각에 배치되어, 내측으로 돌출하는 돌출부와 인접한 모듈의 응극 구조체의 팬에 있는 짝을 이루는 외측으로 돌출하는 돌출부 사이에 전기 접점을 제공하는 것을 특징으로 하는 전해장치.
제26항에 따른 모듈 또는 제25항에 따른 필터 프레스형 바이폴라 전해장치에 있어서, 상기 전극 판이 부착된 전기 전도성 로드 베어링 부재는 포스트를 구비하는 것을 특징으로 하는 모듈 또는 전해장치.
제32항에 있어서, 상기 음극 포스트를 통한 전기 전도 경로 대 양극 포스트를 통한 전기 전도 경로의 길이 비는 적어도 2:1, 바람직하게는 적어도 4:1, 보다 바람직하게는 적어도 10:1인 것을 특징으로 하는 모듈 또는 전해장치.
제26항에 있어서, 상기 로드 베어링 부재 각각은 다중 지맥 스파이더에 의하여 전기 전도성 판에 연결된 것을 특징으로 하는 모듈.
제26항에 따른 모듈 또는 제25항에 따른 필터 프레스형 바이폴라 전해장치에 있어서, 상기 분리기를 밀폐식으로 밀봉하기 위하여 가스켓에 압력을 가하는 수단은 플랜지의 구멍을 관통하는 볼트에 의하여 제공되는 것을 특징으로 하는 모듈 또는 전해장치.
제26항에 따른 모듈 또는 제25항에 따른 필터 프레스형 바이폴라 전해장치에 있어서, 상기 전기 전도성 판에 인접한 포스트의 단부에는 전기 절연체인 하중 전달 쿠션이 배치되는 것을 특징으로 하는 모듈 또는 전해장치.
제26항에 따른 모듈 또는 제25항에 따른 필터 프레스형 바이폴라 전해장치에 있어서, 상기 분리기는 실질적으로 전해액 불투과성 이온 교환막인 것을 특징으로 하는 모듈 또는 전해장치.
제26항에 따른 모듈 또는 제25항에 따른 필터 프레스형 바이폴라 전해장치에 있어서, 이온 교환막이 용액에 노출되지 않는 경우에, 전해 영역 상방의 각 구조체에서 전해가 일어나지 않는 영역에 배출 헤더(outlet header)가 제공되며, 상기 배출 헤더 내부에서 가스/액체 분리가 이루어지는 것을 특징으로 하는 모듈 또는 전해장치.
제26항에 따른 모듈 또는 제25항에 따른 필터 프레스형 바이폴라 전해장치에 있어서, 상기 가스켓 수단은 가소화 처리된 이피디엠(EPDM) 수지로 제조되는 것을 특징으로 하는 모듈 또는 전해장치.
제39항에 따른 모듈 또는 필터 프레스형 바이폴라 전해장치에 있어서, 상기가스켓 수단에는 화학적으로 내성이 있는 노우즈(nose)가 제공되는 것을 특징으로 하는 모듈 또는 전해장치.
제40항에 따른 모듈 또는 필터 프레스형 바이폴라 전해장치에 있어서, 상기 화학적으로 내성이 있는 노우즈는 피티에프이(PTFE)로 제조되는 것을 특징으로 하는 모듈 또는 전해장치.
접시형 리세스와, 인접한 전극 구조체의 플랜지 사이에 있는 분리기를 밀봉하기 위한 가스켓 수단을 안착 및 지지하기 위하여 상기 접시형 리세스 주변 둘레에 플랜지를 구비하는 팬과;

상기 팬으로부터 떨어져 있는 전기 전도성 판과;

상기 전기 전도성 판이 전기 전도 가능하게 부착되고, 상기 팬과 전기 전도성 판 사이에 전기 전도 경로를 제공하는 다수의 전기 전도성 부재를 선택적으로 갖는 수단을 포함하며,

상기 전극 구조체가 음극 구조체를 포함하는 경우에, 상기 전기 전도성 부재는 적어도 포스트 형태이며, 상기 전극 구조체가 양극인 경웨, 접시형 리세스에는 내측으로 돌출하는 다수의 돌출부가 제공되며, 상기 전극 구조체가 음극 구조체인 경우에, 상기 접시형 리세스에는 외측으로 돌출하는 다수의 돌출부가 제공되는 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제1항 내지 제23항 및 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 전해 영역 상방의 전해가 일어나지 않는 영역에 배출 헤더가 제공되며, 상기 배출 헤더 내부에서 가스/액체 분리가 이루어지는 것을 특징으로 하는 모듈 또는 전해장치.
할로겐화 알칼리 금속의 전해 방법에 있어서,

제25항 또는 제27항에 따른 바이폴라 전해장치로 수행되는 것을 특징으로 하는 전해 방법.
장착 프레임 상에 전류 분배 수단과 적어도 하나의 바이폴라 유닛을 장착하는 단계와, 상기 분배 수단과 바이폴라 유닛을 기계적 전기적으로 조립하는 단계를 포함하는 제25항에 따른 필터 프레스형 바이폴라 전해장치를 제조하기 위한 방법에 있어서,

상기 바이폴라 유닛은 제24항에 따른 바이폴라 유닛인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
장착 프레임 상에 하나 이상의 모듈을 기계적 전기적으로 조립하는 단계와, 전해장치의 각 단부에 전류 분배 판을 제공하는 포함하는 제27항에 따른 모듈식 바이폴라 전해장치를 제조하기 위한 방법에 있어서,

상기 모듈은 제26항에 따른 모듈인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
(가) 접시형 리세스와, 상기 접시형 리세스 둘레에 플랜지를 갖는 팬, (나) 전해 촉매적인 활성 표면을 선택적으로 갖는 양극판, 그리고 (다) 상기 양극판이 전기 전도 가능하게 부착되고, 상기 팬과 양극판 사이에 전기 전도 경로를 제공하는 선택적으로 다수의 전기 전도성 부재 형태인 수단를 구비하는 양극 구조체와;

(가) 접시형 리세스와, 상기 접시형 리세스 둘레에 플랜지를 갖는 팬, (나) 전해 촉매적인 활성 표면을 선택적으로 갖는 음극판, 그리고 (다) 상기 음극이 전기 전도 가능하게 부착되고, 상기 팬과 음극판 사이에 전기 전도 경로를 제공하는 다수의 전기 전도성 부재를 구비하는 음극 구조체와;

양극 표면과 음극 표면 사이에 배치된 분리기로서, 상기 양극 표면이 음극 표면과 거의 평행하게 그 음극 표면을 대면하지만 상기 분리기에 의하여 음극 표면과 절연되고 또 그것으로부터 이격되어, 상기 모듈을 개별 양극 격실과 음극 격실로 분할하는 분리기와;

상기 분리기를 팬의 주변 상의 플랜지 사이에서 밀봉하는 가스켓 수단과;

상기 가스켓 수단에 압력을 가하여 분리기를 가스켓 수단에 대하여 밀폐식으로 밀봉하는 수단을 포함하며,

상기 양극 팬과 음극 판 사이의 전기 전도 경로의 길이는 음극 팬과 음극 판 사이의 전기 전도 경로의 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 모듈식 바이폴라 전해장치용 모듈.
베이스와, 상기 베이스로부터 돌출하여 유체 수용 리세스를 형성하는 측벽을갖는 팬과;

상기 베이스의 내면과 떨어져서 마주보는 관계로 장착된 전극판과;

상기 전극판으로부터 멀어지는 방향으로 연장하도록 팬의 베이스에 제공된 다수의 중공 돌출부를 포함하며,

상기 중공 돌출부 각각은 돌출부의 정점과 전극판 사이에 전기 연속체를 제공하는 전기 전도성 부재를 수납하는 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제48항에 있어서, 상기 부재는 다수의 전도성 레그를 통해 전극 판에 전기적으로 접속된 포스트를 구비하며, 상기 레그는 포스트로부터 반경방향으로 연장하는 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
베이스와, 상기 베이스로부터 돌출하여 유체 수용 리세스를 형성하는 측벽을 갖는 팬과;

상기 베이스의 내면과 떨어져서 마주보는 관계로 장착된 전극판과;

상기 팬의 베이스에 제공된 다수의 중공 돌출부를 포함하며,

상기 중공 돌출부 각각은 돌출부의 정점과 전극판 사이에 전기 연속체를 제공하는 전류 캐리어를 구비하며, 상기 전류 캐리어는 다수의 전기 전도성 레그를 통해 전극 판에 연결되고, 상기 레그는 다른 지점에서 전극판과 접촉하는 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제1항 내지 제23항, 제42항, 그리고 제48항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출부는 동일한 방향으로만 모두 돌출하는 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제48항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스와 전극판 사이의 공간을 두 개의 연통하는 유체 유동 영역으로 구획하기 위하여, 팬의 베이스와 전극판 사이에 위치하는 하나 이상의 배플 부재를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제49항에 있어서, 상기 베이스와 전극판 사이의 공간을 두 개의 연통하는 유체 유동 영역으로 구획하기 위하여, 팬의 베이스와 전극판 사이에 위치하는 하나 이상의 배플 부재를 또한 구비하며, 상기 배플 부재는 포스트 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제50항에 있어서, 상기 전극 구조체는 상기 돌출부가 양극 판을 향하여 연장하는 양극 구조체 형태로서, 상기 구조체는 상기 베이스와 전극판 사이의 공간을 두 개의 연통하는 유체 유동 영역으로 구획하기 위하여, 팬의 베이스와 전극판 사이에서 돌출부에 의하여 장착된 하나 이상의 배플 부재를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 전극 구조체.
제1항 내지 제23항, 제42항 그리고 제48항 내지 제54항 중 어느 한 항에 따른 전극 구조체용 전극 조립체에 있어서, 전기 전도성 판과, 상기 전기 전도성 판의 주 표면에 부착된 전류 캐리어 어레이를 포함하며, 상기 전류 캐리어 각각은 판에 결합된 다수의 레그를 구비하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
제55항에 있어서, 상기 판에는 적어도 그 주 표면 상에 전해 촉매적 활성 코팅이 제공된 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
제56항에 있어서, 상기 전류 캐리어는 판의 한 측면, 예를 들면 판의 코팅되지 않은 표면 상에서 상기 판에 모두 부착되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
제52항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전류 캐리어 각각은 중앙 부착부를 구비하며, 상기 레그가 중앙 부착부로부터 반경방향으로 연장하는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
제55항 내지 제58항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레그 각각은 휘어 질 수 있도록 가요성을 갖는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
제55항 내지 제59항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전류 캐리어는 판과 동일한 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
제55항 내지 제60항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극 판은 다공성인 것을 특징으로 하는 전극 조립체.
제1항 내지 제23항, 제42항, 그리고 제48항 내지 제54항 중 어느 한 항에 따른 전극 구조체용 전류 캐리어에 있어서, 복수의 레그가 반경방향으로 연장하는 중앙 부착부를 포함하며, 상기 레그의 외부 말단부는 상기 부착부에 대하여 다른 평면인 것을 특징으로 하는 전류 캐리어.
제60항 내지 제62항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐리어는 티타늄, 지르코늄, 니오븀, 탄탈륨, 텅스텐, 니켈 또는 하나 이상의 이러한 금속을 주성분으로 하는 합금을 포함하는 그룹으로부터 선택된 금속으로 제조되는 것을 특징으로 하는 조립체 또는 캐리어.
한 쌍의 플랜지 사이에 유사한 형상을 갖는 제2 가스켓의 프레임과 함께 압축용 프레임을 포함하는 가스켓으로서, 상기 가스켓은 제2 가스켓 상에 유사한 돌출부와 함께 조임 밀봉을 수행하기 위하여 그 한 측면 상에 탄성 돌출부를 갖는 것을 특징으로 하는 가스켓.
제64항에 있어서, 상기 탄성 돌출부는 프레임의 내주변에 또는 그것에 인접하여 위치하는 것을 특징으로 하는 가스켓.
제64항 또는 제65항에 있어서, 상기 가스켓의 내주변은 돌출부 위로 연장하는 화학적으로 내성이 있는 라이너에 의하여 보호되는 것을 특징으로 하는 가스켓.
전해 셀 또는 연료 셀용으로서, 양극판을 구비하는 양극 격실과, 음극판과 상기 양극판과 음극판 사이에 배치된 이온 교환막을 구비하는 음극 격실을 포함하며, 상기 이온 교환막은 제64항 내지 제66항 중 어느 한 항에 따른 한 쌍의 가스켓에 의하여 그 외주변에서 또는 인접하여 밀봉되고, 상기 가스켓은 돌출부가 이온 교환막과 정합 관계로 결합하여 그 사이에 조임 밀봉을 형성하는 상태로 이온 교환막의 각 측면 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 조립체.
제8항, 제9항, 제10항, 제49항 또는 제50항에 따른 전극 구조체를 수리하는 방법에 있어서,

전류 캐리어를 팬으로부터 또는 캐리어가 연결된 포스트로부터 분리하여 전극판과 전류 캐리어를 구비하는 조립체를 팬으로부터 분리하는 단계와, 전극판을 수리 또는 교체한 이후에 수리 또는 교체 판과 관련된 전류 캐리어를 상기 팬 또는 포스트에 부착하여 동일한 전극 판을 팬에 재부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수리 방법.
제68항에 있어서, 상기 전극판의 수리는 적어도 다수의 전류 캐리어 교체를 포함하는 것을 특징으로 하는 수리 방법.
전극 구조용의 전술한 항 중 어느 한 항에 따른 전극 구조체, 유닛 또는 모듈용의 전기 전도성 금속 장치에 있어서, 상기 장치는 산화층과 같은 전기 절연 코팅을 통해 절단 또는 부식하는 것에 의하여 팬의 표면을 부식 또는 관통시키고, 또한 상기 장치와 팬의 표면 사이에 절연층이 형성되는 것을 억제하는 것을 특징으로 하는 전기 전도성 금속 장치.