KR20080087037A - Elastic current distributor for percolating cells - Google Patents

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Abstract

It is described a membrane electrolysis cell comprising an anodic compartment and a cathodic compartment, wherein at least one of the two compartments contains a gas-diffusion electrode, and a planar porous element traversed by an electrolyte flow is interposed between membrane and gas-diffusion electrode. The electric current transmission to the gas-diffusion electrode is effected through a current distributor provided with elastic conductive protrusions pushing the electrode against the porous element.

Description

셀들을 여과하는 탄성 전류 분배기{ELASTIC CURRENT DISTRIBUTOR FOR PERCOLATING CELLS}ELASTIC CURRENT DISTRIBUTOR FOR PERCOLATING CELLS

본 발명은 산업용 전해질 처리, 및 특히 이온 교환 막에 의해 분리되는 애노드 구획부 및 캐소드 구획부를 포함하는 셀에 관한 것이고, 하나 또는 양쪽의 구획부들은 가스 확산 전극들을 구비하고 처리 전해질은 여과기 또는 등가의 다공성 구성요소를 가로질러 흐른다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to industrial electrolyte treatment, and in particular to a cell comprising an anode compartment and a cathode compartment separated by an ion exchange membrane, wherein one or both compartments have gas diffusion electrodes and the process electrolyte is filter or equivalent. Flow across the porous component.

다음 상세한 설명에서, 감극화된 염소-알칼리 전기분해, 즉 알칼리 염화물 전기분해 처리에 적당한 전지가 참조되고, 여기서 수소 전개 캐소드 반응은 예를 들어 EP 1033419에 개시된 바와 같이 가스 확산 캐소드상에서 산소 소비 반응을 위하여 방지되고; 그럼에도 불구하고 본 발명은 염소-알칼리 셀들로 제한되지 않고, 가스 확산 전극들을 이용하는 임의의 산업 전기화학 처리에 응용할 수 있다.In the following detailed description, reference is made to cells suitable for depolarized chlorine-alkali electrolysis, ie alkali chloride electrolysis, wherein the hydrogen evolution cathode reaction undergoes an oxygen consumption reaction on a gas diffusion cathode as disclosed, for example, in EP 1033419. To be prevented; Nevertheless, the present invention is not limited to chlor-alkali cells and can be applied to any industrial electrochemical treatment using gas diffusion electrodes.

특히 진보된 형태의 감극화 염소-알칼리 셀들이 종래 기술에 공지되었고, 여기서 처리 전해질은 중력 작용 하에서 적당한 다공성 평면 구성요소 또는 여과기를 가로질러 흐른다: 상기 종류의 셀은 예를 들어 WO/0157290에 개시된다. 이런 종류의 셀에는 티타늄 쉘(shell)로부터 얻어지고, 알칼리 염화물 농축 소금물이 공급되고 염소 전개를 위한 촉매 코팅이 제공된 티타늄 애노드를 포함하는 애노드 구획 부, 및 니켈 캐소드 쉘에 의해 한정되는 캐소드 구획부가 통상적으로 제공되고; 두 개의 구획부들은 양이온-교환 막에 의해 분리된다. 이런 처리에서 형성된 부식성 소다는 한쪽 측면에서 이온 교환 막과 접촉하고, 다른 측면에서 가스 확산 캐소드와 접촉하는 캐소드 구획부내에 삽입된 다공성 구성요소를 가로질러 중력에 의해 흐른다. 다른 말로, 애노드는 예를 들어 리브(rib)들의 어레이인, 종래 기술에서 공지된 것 중에서 선택된 적당한 금속 구조에 의해 애노드 쉘에 전기 및 기계적으로 접속된 스티프(stiff) 금속 구성요소이고, 캐소드는 순수 은, 탄소 천 또는 다른 유형의 등가물 구조 자체로부터 얻어진 얇은 다공성 구성요소이다. 이런 이유로, 캐소드 쉘의 후벽으로부터 가스 확산 전극으로 전류 전송은 보다 많이 전자 분리된(delocalised) 접촉부를 제공하고 전극을 기계적으로 지지할 수 있는 구조에 의해 달성되어야 한다. 전기화학 특징들을 개선하기 위하여, 캐소드가 순환 액정 전해질의 제한에 기여하면서 전기 연속성을 허용하도록 0.1 내지 0.5 kg/cm2을 나타내는 특정 압력으로 여과기에 쪽으로 밀려지는 것은 필요하다. 상기 모든 조건들을 만족시키기 위하여, 종래 기술의 셀들은 두 개의 별개의 구성요소들에 따른 전기 전류 공급 시스템을 구비한다: 첫째, 애노드 측에서와 같은 예를 들어 리브 어레이로 구성될 수 있는 캐소드 쉘과 일체형의 단단한 집전기; 둘째, 적당한 압축 조건들에서 가스 확산 전극에 충분한 압력을 전송하여 요구된 전기 연속성을 보장할 수 있는 단단한 집전기 및 가스 확산 전극 사이에 배치된 금속 매트리스. 등가의 해결책은 예를 들어 WO 03/102271의 도 2에 도시된 바와 같이 여과 유형 감극 처리에 동일한 것을 채택하기 위하여, 종래 유형의 염소 알칼리 셀들의 개장을 위하여 제공된다: 이 경우, 종래 기술에서 공지된 바와 같은 니켈 또는 스틸로 만들어진 수소 전개를 위한 금속 전극인 본래의 셀 캐소드는 집전기의 임무를 가지며, 니켈 매트리스(탄성 집전기)는 단단한 집전기 및 가스 확산 전극 사이에서 전류 전송을 위한 중간 구성요소로서 작동한다.Particularly advanced forms of depolarized chlorine-alkali cells are known in the art, wherein the treatment electrolyte flows across a suitable porous planar component or filter under gravity action: a cell of this kind is disclosed, for example, in WO / 0157290. do. Cells of this kind are typically obtained from a titanium shell, an anode compartment comprising a titanium anode supplied with an alkali chloride concentrated brine and provided with a catalyst coating for chlorine evolution, and a cathode compartment defined by a nickel cathode shell. Provided; The two compartments are separated by a cation-exchange membrane. The corrosive soda formed in this treatment flows by gravity across the porous component inserted in the cathode compartment in contact with the ion exchange membrane on one side and with the gas diffusion cathode on the other side. In other words, the anode is a stiff metal component electrically and mechanically connected to the anode shell by a suitable metal structure selected from those known in the art, for example an array of ribs, the cathode being pure Silver is a thin porous component obtained from a carbon cloth or other type of equivalent structure itself. For this reason, the current transfer from the rear wall of the cathode shell to the gas diffusion electrode must be achieved by a structure that can provide more electron delocalised contacts and mechanically support the electrodes. In order to improve the electrochemical characteristics, it is necessary for the cathode to be pushed towards the filter at a certain pressure representing 0.1 to 0.5 kg / cm 2 to allow for electrical continuity while contributing to the limitation of the circulating liquid crystal electrolyte. In order to satisfy all of the above conditions, the cells of the prior art have an electric current supply system according to two separate components: first, a cathode shell, which may be composed of, for example, a rib array, such as on the anode side; Integral solid current collectors; Second, a metal mattress disposed between a rigid current collector and a gas diffusion electrode capable of transmitting sufficient pressure to the gas diffusion electrode at suitable compression conditions to ensure the required electrical continuity. An equivalent solution is provided for the retrofit of conventional types of chlorine alkali cells, in order to adopt the same for filtration type depolarization treatment, for example as shown in FIG. 2 of WO 03/102271: in this case, known in the art. The original cell cathode, which is a metal electrode for hydrogen evolution made of nickel or steel as shown, has the task of a current collector, and a nickel mattress (elastic current collector) is an intermediate configuration for current transfer between a rigid current collector and a gas diffusion electrode. Act as an element

상기된 해결책은 이런 유형의 셀들의 상업화를 방해하는 몇몇 불편함을 수반한다: 두 개의 컴포넌트(component) 유형 전류 전송 시스템은 매트리스 및 가스 확산 전극 사이의 하나와 같은 저항 강하 측면에서 특히 바람직하지 않은 접촉 인터페이스를 부가하는 것 외에, 실제로 과도한 비용 및 두께, 설치 및 매트리스의 크기 제어의 어려움(특히 주변 존에서), 변형 및 탄성력을 제어하는 어려움을 포함한다.The above described solutions involve some inconvenience that hinders the commercialization of these types of cells: Two component type current transfer systems are particularly undesirable in terms of resistive dropping, such as one between the mattress and the gas diffusion electrode. In addition to adding an interface, it actually includes excessive cost and thickness, difficulty in controlling installation and size of the mattress (particularly in the surrounding zone), and difficulty in controlling deformation and elastic force.

본 발명의 하나의 목적은 종래 기술의 제한 사항들을 극복하는 이온 교환 막에 의해 분리되고 전해질 순환을 위한 가스 확산 전극 및 여과기 구성요소가 장착된 전해질 셀을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide an electrolyte cell separated by an ion exchange membrane that overcomes the limitations of the prior art and equipped with a gas diffusion electrode and filter component for electrolyte circulation.

다른 측면에서, 본 발명의 목적은 가스 확산 전극 및 여과기를 구비한 전해질 셀을 위한 개선된 전기 전류 공급 시스템을 제공하는 것이다.In another aspect, an object of the present invention is to provide an improved electric current supply system for an electrolyte cell having a gas diffusion electrode and a filter.

본 발명은 이온 교환 막에 의해 분리된 애노드 구획부 및 캐소드 구획부를 가진 전기분해 셀로 구성되고, 여기서 두 개의 구획부들의 적어도 하나는 두 개의 주 표면들을 가진 가스 확산 전극이 장착되고, 제 1 주 표면은 전해질 흐름에 의해 횡단되는 여과기와 접촉하는 막과 면하고, 제 2 주 표면은 제 1 주 표면과 대향하고 여과기쪽으로 가스 확산 전극을 압축하기에 적당한 다수의 탄성 도전성 돌출부들을 포함하는 전류 분배기와 접촉한다. 여과기로서 액체 흐름에 의한 중력에 의해 횡단하는데 적당한 임의의 다공성 평면 구성요소가 의도되며, 이는 WO/015290에 설명되어 있다. 하나의 바람직한 실시예에서, 종래 기술의 단단한 집전기 탄성 집전기 어셈블리를 대체하는 전류 분배기는 염소 알칼리 셀들에 대한 캐소드 컬렉터의 경우 예를 들어 니켈 시트인 단일 금속 시트로 절단 및 성형함으로써 얻어진다. 이 경우, 니켈 시트는 통상적으로 0.5 및 1.5mm 사이를 포함하는 두께의 시트이고, 바람직하게 접촉 저항을 감소시키기에 적당한 코팅을 구비한다. 시트의 니켈 재료는 다양하게 합금되고 예를 들어 여러 가지 상업적으로 판매되는 생산품들로부터 선택되고; 예를 들어 보다 우수한 탄성 특성들을 가진 스프링들을 제조하기에 적당한 등급 및 기계적 특성들의 니켈 재료의 선택은 특히 바람직하다는 것을 증명할 것이다. 하나의 특히 단순하고 효과적인 실시예에서, 전극에 충분한 압력을 가할 수 있는 도전성 돌출부들은 한 쌍으로 배열된 스프링 태그들이므로, 두 개의 인접한 스프링 태그들은 그들이 얻은 금속 시트의 주 평면으로부터 반대 방향으로 돌출한다. 이런 방식으로 전체 전극 표면의 매우 효과적이고 균일한 지지는 얻어진다. 상기된 해결책은 거의 모든 처리 조건들에서 최적의 셀 디자인에 적당하다; 그럼에도 불구하고, 높은 전류 세기에서 접촉 구성요소로서 종래 기술에 따른 매트리스의 사용은 간단한 박막 구조에 대해 결핍할 수 있는 효과적인 가스 순환(예를 들어 감극화된 염소 알칼리 전기분해의 경우, 가스 확산 전극에 산소의 효과적인 공급)을 허용하는 장점을 가진다. 이 경우, 특히 바람직한 실시예는 전기 접촉을 제공하기 위한 하나 또는 그 이상의 스프링 태그들을 포함하지만 또한 가스 통로를 위한 하나 또는 그 이상의 개구부들을 포함하는 개별 타일들 형태일 도전성 돌출부들을 제공한다. 도전성 돌출부들은 예를 들어 전체 전극 표면을 따라 분산된 평행한 로우들로 배열될 수 있다.The present invention consists of an electrolysis cell having an anode compartment and a cathode compartment separated by an ion exchange membrane, wherein at least one of the two compartments is equipped with a gas diffusion electrode having two major surfaces and a first major surface Silver faces the membrane in contact with the filter traversed by the electrolyte flow, the second major surface being in contact with the current distributor comprising a plurality of elastically conductive protrusions facing the first major surface and suitable for compressing the gas diffusion electrode towards the filter. do. As the filter any porous planar component suitable for traversing by gravity by liquid flow is intended, which is described in WO / 015290. In one preferred embodiment, a current distributor replacing the rigid collector elastic current collector assembly of the prior art is obtained by cutting and molding into a single metal sheet which is, for example, a nickel sheet for the cathode collector for chlorine alkali cells. In this case, the nickel sheet is typically a sheet of thickness comprising between 0.5 and 1.5 mm, and preferably has a coating suitable for reducing contact resistance. The nickel material of the sheet is variously alloyed and is selected from, for example, various commercially available products; For example, the selection of a nickel material of suitable grade and mechanical properties to produce springs with better elastic properties would prove particularly desirable. In one particularly simple and effective embodiment, since the conductive protrusions that can apply sufficient pressure to the electrode are spring tags arranged in pairs, two adjacent spring tags protrude in opposite directions from the main plane of the metal sheet they are obtained. . In this way very effective and uniform support of the entire electrode surface is obtained. The above described solution is suitable for optimal cell design in almost all processing conditions; Nevertheless, the use of the mattress according to the prior art as a contact component at high current intensities is effective for gas diffusion electrodes (e.g. in the case of polarized chlorine alkali electrolysis, which may be lacking for simple thin film structures). Effective supply of oxygen). In this case, a particularly preferred embodiment provides conductive protrusions in the form of individual tiles comprising one or more spring tags for providing electrical contact but also comprising one or more openings for the gas passage. The conductive protrusions can be arranged in parallel rows distributed along the entire electrode surface, for example.

본 발명에 따른 전류 분배기는 바람직하게 0.1 및 0.5 kg/cm2 사이의 압력에서 가스 확산 전극 표면상에 직접 효율적인 전기 접촉을 달성하기에 적당하고, 이에 따라 단단한 집전기가 탄성 집전기에 결합되는 종래 기술의 시스템에 관련하여 접촉 인터페이스를 제거하고; 다른 한편으로는 본 발명의 일 실시예에서 기계적 압축력을 분배하기 위한 부가적인 구성요소가 예를 들어 얇은 메쉬(mesh), 또는 확장되거나 펀칭된 시트의 가스 확산 전극 및 전류 분배기 사이에 삽입될 수 있게 한다. 상기 경우 접촉 인터페이스들의 수는 종래 기술과 동일하고, 그럼에도 불구하고 대응하는 저항은 가스 확산 전극과 직접 접촉하여 종래 기술의 거의 탄성이 없는 매트릭스로 얻어지는 것보다 실질적으로 낮다. 게다가, 당업자에 의해 쉽게 이해될 바와 같이, 셀의 전체 두께는 적당히 작아진다.The current distributor according to the invention is suitable for achieving an efficient electrical contact directly on the gas diffusion electrode surface at a pressure between 0.1 and 0.5 kg / cm 2 , whereby a rigid current collector is coupled to the elastic current collector. Removing the contact interface in relation to the system of the technology; On the other hand, in one embodiment of the present invention additional components for distributing mechanical compressive forces can be inserted, for example, between a thin mesh, or a gas distributor electrode and a current distributor of an expanded or punched sheet. do. In this case the number of contact interfaces is the same as in the prior art, nevertheless the corresponding resistance is substantially lower than in direct contact with the gas diffusion electrode resulting in a matrix which is almost elastic in the prior art. In addition, as will be readily appreciated by those skilled in the art, the overall thickness of the cell is moderately small.

본 발명은 단순히 설명을 위한 것이고 본 발명을 제한하지 않는 첨부된 도면들의 도움으로 보다 상세히 기술될 것이다.The invention will be described in more detail with the aid of the accompanying drawings which are merely illustrative and are not intended to limit the invention.

도 1은 종래 기술에 따른 여과기 유형 감극화 염소 알칼리 셀을 도시한다.1 shows a filter type depolarized chlorine alkali cell according to the prior art.

도 2는 본 발명에 따른 여과 유형 감극화 염소 알칼리 셀을 도시한다.2 shows a filtration type depolarized chlorine alkali cell according to the invention.

도 3은 본 발명에 따른 전류 분배기의 제 1 실시예를 도시한다.3 shows a first embodiment of a current divider according to the invention.

도 4는 본 발명에 따른 전류 분배기의 제 2 실시예를 도시한다.4 shows a second embodiment of a current divider according to the invention.

도 5는 본 발명에 따른 전류 분배기의 제 3 실시예를 도시한다.5 shows a third embodiment of a current divider according to the invention.

도 1에서, 이온 교환 막(500)에 의해 분리되는 하나의 애노드 및 하나의 캐소드 구획부를 포함하는 종래 기술에 따른 여과 유형 감극화 염소 알칼리 셀이 도시된다. 캐소드 구획부는 두 개의 별개의 구성요소들, 즉 일체형인 단단한 집전기(201), 및 예를 들어 니켈로 만들어진 매트리스로 구성된 탄성 집전기(210)에 따른 전기 전류 공급 시스템과 접촉하는 캐소드 후면 벽(101)에 의해 형성된다. 캐소드(301)는 한쪽 측면에서 매트리스(210)와 접촉하고, 다른 쪽에서 중력 작용 하에서 전해질 흐름에 의해 횡단되는 평면 다공성 구성요소로 구성된 여과기(400)와 접촉하는 산소가 공급되는 다공성 가스 확산 전극으로 구성된다. 분리기로서 작동하는 이온 교환 막(500)은 여과기(400)와 접촉하는 캐소드 표면 및 상기 캐소드 표면과 접촉하거나 미리 결정된 작은 거리에서 유지될 수 있는 애노드(302)와 면하는 애노드 표면을 가진다. 애노드(302)는 일반적으로 메쉬, 또는 확장되거나 펀칭된 시트로 구성되거나, 선택적으로 두 개의 상기 구성요소들과 병렬로 구성된 티타늄 기판을 구비한다; 애노드 기판은 종래에 공지된 바와 같은 염화물 전개를 위한 촉매 코팅이 제공된다. 애노드(302) 및 애노드 구획부 후면 벽(102) 사이의 전기 연속성은 단단한 집전기(202)에 의해 보장된다. 캐소드(201) 및 애노드(202) 단단한 집전기들은 리브 어레이들, 물결 모양 시트들, 적당히 이격된 고우퍼(gopher)를 구비한 시트들 또는 당업자에게 공지된 다른 유형의 집전기들을 포함할 수 있다. 도 2에서 본 발명에 따른 여과기 유형 감극화 염소 알칼리가 도시되고, 여기서 도 1의 셀과 공통의 구성요소들은 동일한 참조 번호들로 표시된다.In FIG. 1, a filtration type depolarized chlorine alkali cell according to the prior art is shown comprising one anode and one cathode compartment separated by an ion exchange membrane 500. The cathode compartment comprises a cathode rear wall in contact with the electrical current supply system according to two separate components, a rigid current collector 201 which is integral, and an elastic current collector 210 composed of, for example, a mattress made of nickel. 101). The cathode 301 consists of a porous gas diffusion electrode supplied with oxygen in contact with the mattress 210 on one side and in contact with a filter 400 consisting of planar porous components traversed by electrolyte flow under gravity action on the other side. do. The ion exchange membrane 500, which acts as a separator, has a cathode surface in contact with the filter 400 and an anode surface facing the anode 302 that can be in contact with or maintained at a predetermined small distance. Anode 302 generally comprises a titanium substrate, consisting of a mesh or expanded or punched sheet, or optionally comprising a titanium substrate in parallel with the two said components; The anode substrate is provided with a catalyst coating for chloride development as is known in the art. Electrical continuity between the anode 302 and the anode compartment back wall 102 is ensured by the rigid current collector 202. The cathode 201 and anode 202 rigid current collectors may include rib arrays, corrugated sheets, sheets with suitably spaced gophers, or other types of current collectors known to those skilled in the art. . In figure 2 a filter type depolarized chlorine alkali according to the invention is shown, wherein components common to the cell of figure 1 are denoted by the same reference numerals.

전기 전류 공급 시스템은 다수의 도전성 돌출부들(220), 예를 들어 여과기(400) 쪽으로 가스 확산 전극(301)을 압축하기에 적당한 스프링들 또는 탄성 스프링 태그들의 어셈블리로 구성되고; 도전성 돌출부들(220)의 어셈블리 및 가스 확산 전극(301) 사이에 기계적 압축력(230)을 분배하기 위한 선택적 구성요소가 삽입되고, 예를 들어 얇은 메쉬, 또는 확장되거나 펀칭된 시트가 있다.The electrical current supply system consists of an assembly of springs or elastic spring tags suitable for compressing the gas diffusion electrode 301 towards a plurality of conductive protrusions 220, for example filter 400; An optional component for distributing the mechanical compressive force 230 is inserted between the assembly of the conductive protrusions 220 and the gas diffusion electrode 301, for example a thin mesh, or an expanded or punched sheet.

도 3은 단일 금속 시트로부터 얻어지고 콤브(comb)형 기하구조에 따라 평행하게 배치된 탄성 스프링 태그들(221)의 어셈블리의 경우로 구성되는 다수의 도전성 돌출부들의 일 실시예를 도시한다: 스프링 태그들은 한 쌍들로 배열되어, 각각 두 개의 스프링 태그들은 본래 금속 시트의 주 평면으로부터 반대 방향으로 돌출한다. 셀 크기에 따라, 스프링 태그들(221)의 단일 로우는 전체 액티브 표면을 커버하거나, 당업자에게 명백할 바와 같이, 보다 많은 로우들은 나란히 배열될 수 있다.FIG. 3 shows one embodiment of a plurality of conductive protrusions obtained from a single metal sheet and constructed in the case of an assembly of elastic spring tags 221 arranged in parallel according to a comb-like geometry: spring tag Are arranged in pairs, each two spring tags projecting in opposite directions from the main plane of the original metal sheet. Depending on the cell size, a single row of spring tags 221 may cover the entire active surface, or more rows may be arranged side by side, as will be apparent to those skilled in the art.

도 4는 단일 금속 시트로부터 얻어진 다수의 도전성 돌출부들의 바람직한 실시예를 도시한다: 이 경우 돌출부들은 시트의 절단 및 성형, 선택적으로 단단한 집전기(201)에 직접 용접에 의해 얻어진 4변형 개별 타일들(222)이고, 이들 타일들 각각은 다른 기능들을 수행하는 구성요소들을 포함하고: 예를 들어 적당한 폴딩 단 계에 의해, 각각의 타일은 요구된 스티프니스(stiffness)를 가하기 위하여 약 90°(223)의 곡률 각도를 가진 에지들이 제공된다. 다수의 적당히 이격된 스프링 태그들(224)은 가스 확산 전극(301)을 가진 접촉 구성요소로서 작동하고, 다수의 홀들(225)은 캐소드 반응을 위하여 요구된 산소에 대한 특정 참조의 경우 가스 공급 및 순환을 조장한다. 단단한 집전기(201)에 용접된 다양한 타일들은 바람직하게 선택적으로 오프셋 평행 로우들 상에 배열된다. Figure 4 shows a preferred embodiment of a plurality of conductive protrusions obtained from a single metal sheet: in this case the protrusions are quadrilateral individual tiles obtained by cutting and shaping the sheet, optionally by direct welding to a rigid current collector 201. 222, each of these tiles includes components that perform different functions: for example, by appropriate folding steps, each tile is about 90 ° (223) to impart the required stiffness. Edges with curvature angles are provided. A number of suitably spaced spring tags 224 operate as contact components with gas diffusion electrodes 301, and a number of holes 225 provide a gas supply for the specific reference to oxygen required for the cathode reaction and Promote circulation. The various tiles welded to the rigid current collector 201 are preferably arranged on offset parallel rows.

도 5는 단일 금속 시트로부터 얻어진 다수의 도전성 돌출부들의 도 4에 도시된 바람직한 실시예의 변형을 도시한다: 이 경우 본래 금속 시트는 펀칭된 시트이고, 다수의 홀들(225')은 스프링 태그들(224)을 포함하는 타일(222)의 전체 몸체 상에서 연장한다. 이런 방식으로 강화된 가스 공급은 얻어지고, 또한 시트와 접촉하게 돌출하는 행정의 끝까지 스프링 태그들(224)이 압축될 때 효과적이다. 비록 제조 단계에서 약간의 절약이 얻어질 수 있지만, 마진 절약은 도 4의 타일(222)로 표시된 홀들(225)의 독립적인 실행으로 얻어진다. 타일 구성은 또한 추가의 기계적인 장점을 제공한다: 갑작스러운 캐소드 반대 압력의 경우(예를 들어 처리 조건들의 제어시 에러들 또는 구성요소 조작 및 어셈블링 잘못들로 인해), 스프링 태그들은 전체 타일 표면상 GDE의 인접 부분에서 영구적인 변형을 겪지 않는다. 이 경우, 타일들이 펀칭된 시트로부터 얻어진다는 사실은 당업자에게 명백할 바와 같이 임의의 경우 올바른 가스 공급을 보장하기 위하여 보다 중요하다.FIG. 5 shows a variant of the preferred embodiment shown in FIG. 4 of a plurality of conductive protrusions obtained from a single metal sheet: in this case the original metal sheet is a punched sheet and the plurality of holes 225 ′ are spring tags 224. ) Extends over the entire body of the tile 222. A gas supply reinforced in this way is obtained and is also effective when the spring tags 224 are compressed to the end of the stroke which projects in contact with the seat. Although some savings can be obtained at the manufacturing stage, margin savings are obtained with the independent execution of the holes 225 indicated by the tile 222 of FIG. The tile configuration also provides an additional mechanical advantage: in the case of sudden cathodic pressure (eg due to errors in the control of processing conditions or due to component manipulation and assembling faults), the spring tags are applied to the entire tile surface It does not undergo permanent deformation in the adjacent portion of the phase GDE. In this case, the fact that the tiles are obtained from the punched sheet is more important to ensure the correct gas supply in any case as will be apparent to those skilled in the art.

실시예 1Example 1

0.16m2의 액티브 영역의 랩 실험 전기 분해 셀은 도 2의 방법에 따라 루테늄 및 티타늄 산화물 바탕 촉매 코팅을 구비한 티타늄 DSA®애노드(302), Dupont/USA에 의해 상업화된 Nafion®N982 이온 교환 막(500), 니켈 폼 여과기, 은 바탕 촉매로 순수하게 활성화된 은으로 구성된 가스 확산 전극이 장착되었다. Lab experimental electrolysis cells in an active region of 0.16 m 2 were equipped with a titanium DSA ® anode 302, a Nafion ® N982 ion exchange membrane commercialized by Dupont / USA with a ruthenium and titanium oxide based catalyst coating according to the method of FIG. 2. 500, a nickel foam filter, and a gas diffusion electrode composed of purely activated silver with a silver based catalyst were equipped.

전기 전류 공급 시스템은 1mm 두께 니켈 펀칭 시트로부터 얻어진 도 5에 도시된 바와 같은 타일(222)을 각각 포함하는 다수의 탄성 도전성 돌출부들로 구성되었다.The electric current supply system consisted of a plurality of elastically conductive protrusions each comprising a tile 222 as shown in FIG. 5 obtained from a 1 mm thick nickel punched sheet.

셀 애노드 구획부는 4 kA/m2의 전류 및 90℃ 온도에서 210g/l의 농도를 가진 순환하는 소듐 염화물 소금물이 공급되었다. 캐소드 형성물은 여과기를 가로질러 아래로 흐르는 32중량%의 부식성 소다로 구성된다. 이들 조건들에서, 10일 동안 플랜트상에서 처리 조건들을 안정화한 후, 2.00 및 2.05V 사이로 구성된 셀 전압은 검출되었다.The cell anode compartment was fed with circulating sodium chloride brine with a current of 4 kA / m 2 and a concentration of 210 g / l at 90 ° C. The cathode formation consists of 32 wt% corrosive soda flowing down across the filter. In these conditions, after stabilizing processing conditions on the plant for 10 days, a cell voltage comprised between 2.00 and 2.05V was detected.

실시예 2Example 2

실시예 1의 검사는 종래 기술의 셀을 사용한 것과 유사한 조건들에서 반복되었다. 그러므로 단지 실질적인 차이는 상업적 니켈 매트리스에 결합된 캐소드 후면 벽에 용접된 니켈 리브 어레이로 구성된 단단한 집전기 구조를 포함하는 캐소드 전류 공급 시스템에 있다. The test of Example 1 was repeated under conditions similar to those using the cells of the prior art. Therefore, only a substantial difference is in the cathode current supply system comprising a rigid current collector structure consisting of an array of nickel ribs welded to the cathode back wall bonded to a commercial nickel mattress.

실시예와 동일한 처리 조건들에서, 10일의 안정화 후, 2.10 및 2.15V 사이의 셀 전압은 검출되었다.Under the same processing conditions as in the embodiment, after 10 days of stabilization, a cell voltage between 2.10 and 2.15V was detected.

상기 상세한 설명은 본 발명을 제한하지 않고, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 다른 실시예들에 따라 사용될 수 있고, 그 범위는 첨부된 청구항들에 의해서 명료하게 정의된다.The above detailed description does not limit the invention and can be used in accordance with other embodiments without departing from the scope of the invention, the scope of which is clearly defined by the appended claims.

본 출원의 상세한 설명 및 청구항들을 통하여, 용어 "포함하다" 및 "포함하는"과 같은 변형들은 다른 구성요소들 또는 첨가물들의 존재를 배제하지 않는다.Throughout the description and claims of this application, variations such as the terms "comprises" and "comprising" do not exclude the presence of other components or additives.

Claims (12)

이온 교환 막에 의해 분리되는 애노드 구획부 및 캐소드 구획부를 포함하는 유형의 전기분해 셀로서, An electrolysis cell of the type comprising an anode compartment and a cathode compartment separated by an ion exchange membrane, 상기 구획부들 중 적어도 하나에는 두 개의 주 표면들을 가진 가스 확산 전극이 장착되고, 상기 가스 확산 전극의 제 1 주 표면은 막과 면하고(facing) 전해질 흐름에 의해 횡단하기에 적당한 평면 다공성 구성요소와 접촉하고, 상기 가스 확산 전극의 제 2 주 표면은 상기 평면 다공성 구성요소 쪽으로 상기 가스 확산 전극을 압축하기에 적당한 다수의 탄성 도전성 돌출부들을 포함하는 전류 분배기와 접촉하는, 전기분해 셀.At least one of the compartments is equipped with a gas diffusion electrode having two major surfaces, the first major surface of the gas diffusion electrode facing a membrane and suitable for traversing by electrolyte flow; And wherein the second major surface of the gas diffusion electrode is in contact with a current distributor comprising a plurality of elastically conductive protrusions suitable for compressing the gas diffusion electrode towards the planar porous component. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 도전성 돌출부들은 가스 확산 전극상에 0.1 내지 0.5 kg/cm2의 압력을 가하는, 전기분해 셀.The electrolysis cell of claim 1 wherein the plurality of conductive protrusions exert a pressure of 0.1 to 0.5 kg / cm 2 on the gas diffusion electrode. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 다수의 도전성 돌출부들을 포함하는 상기 전류 분배기는 금속 시트의 절단 및 성형에 의해 얻어지는, 전기분해 셀.The electrolysis cell according to claim 1 or 2, wherein the current divider comprising the plurality of conductive protrusions is obtained by cutting and forming a metal sheet. 제 3 항에 있어서, 상기 도전성 돌출부들은 콤브형 기하구조(comb-like grometry)에 따라 배열된 스프링 태그들인, 전기분해 셀.4. The electrolysis cell of claim 3 wherein the conductive protrusions are spring tags arranged according to a comb-like grometry. 제 4 항에 있어서, 상기 스프링 태그들은 인접한 쌍들로 배열되고 상기 쌍들 각각의 스프링 태그들은 상기 금속 시트의 주 평면으로부터 반대 방향으로 돌출하는, 전기분해 셀.5. The electrolysis cell of claim 4, wherein the spring tags are arranged in adjacent pairs and the spring tags of each of the pairs project in opposite directions from the major plane of the metal sheet. 제 3 항에 있어서, 상기 도전성 돌출부들은 다수의 스프링 태그들 및 가스 순환을 위한 적어도 하나의 개구부를 포함하는 선택적으로 4변형 개별 타일들(tiles)인, 전기분해 셀.4. The electrolysis cell of claim 3, wherein the conductive protrusions are optionally quadrilateral individual tiles comprising a plurality of spring tags and at least one opening for gas circulation. 제 6 항에 있어서, 상기 타일들은 선택적인 오프셋 평행 로우들(off-set parallel rows)로 단단한 집전기에 용접되는, 전기분해 셀.7. The electrolysis cell of claim 6, wherein the tiles are welded to a rigid current collector with optional offset parallel rows. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 시트는 0.5 내지 1.5 밀리미터의 두께를 가진, 전기분해 셀.8. The electrolysis cell of claim 3, wherein the metal sheet has a thickness of 0.5 to 1.5 millimeters. 9. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 시트는 펀칭된 시트(punched sheet)인, 전기분해 셀.The electrolysis cell of claim 3, wherein the metal sheet is a punched sheet. 제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 시트는 니켈로 만들어진, 전기분해 셀.The electrolysis cell according to claim 3, wherein the metal sheet is made of nickel. 제 10 항에 있어서, 상기 니켈 시트는 상기 돌출부들의 대응물에 전기 접촉 저항을 감소시키기에 적당한 코팅을 구비하는, 전기분해 셀.The electrolysis cell of claim 10, wherein the nickel sheet has a coating suitable for reducing electrical contact resistance to a counterpart of the protrusions. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전류 분배기와 상기 가스 확산 전극 사이에 삽입되는 메쉬들(meshes), 펀칭된 시트들, 및 확장된 시트들의 그룹으로부터 선택된 기계적 압축력을 분배하기 위한 부가적인 구성요소를 포함하는, 전기분해 셀.12. The method of any one of the preceding claims, wherein distributing a mechanical compressive force selected from the group of meshes, punched sheets, and expanded sheets inserted between the current distributor and the gas diffusion electrode. An additional component for the electrolysis cell.
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