KR850001869Y1 - 필터 프레스형 단극 전해조 - Google Patents

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내용 없음.

Description

필터 프레스형 단극 전해조

제1도는 한개가 다른 한개의 위에 설치되는 2개의 단극 전해조 유니트로 구성되는 전해조의 일부의 개략도.

제2도는 제1도의 하부측 전해조 유니트의 양극과 그 양극바로 위에 놓인 상측부 전해조 유니트의 결합된 음극을 도시한 도면.

제3도는 제1도의 하부측 전해조 유니트의 음극과 그 음극 바로위에 놓인 상측부 전해 조유니트의 결합된 양극을 도시한 도면.

제4도는 제1도의 전해조의 일부 사시도.

본 고안은 필터 프레스형(filter press type)전해조에 관한 것이다.

필터 프레스형의 단극 전해조는 다수의 교대로 배열된 양극과 음극으로서 형성되고, 각 양극은 격리판에 의해 인접한 하나 또는 복수의 음극으로부터 분리되어 전해조내에서 다수의 분리된 양극격실과 음극격실을 형성한다. 전해조의 양극격실에는 공통헤더(header)로부터 전해조에 전해액을 적절히 공급하는 장치와 전해조로부터 전기 분해의 생성물을 제거하는 장치가 마련되어 있다. 유사하게, 전해조의 음극격실에는 전해조로부터 전기분해 생성물을 제거하는 장치가 마련되어 있으며 필요에 따라 전해조에 물이나 혹은 다른 유체를 공급하는 장치가 마련된다.

이 전해조는 격막형(隔膜型, diaphram) 또는 막형(膜型, membrane) 일 수 있다. 격막형 전해조에서는 인접한 양극들과 음극들 사이에 배치되는 격리판들은 미세다공성이고 사용중에는 전해액이 격막을 통해전해조의 양극격실로부터 음극격실로 이동한다. 막형 전해조에서는, 격리판들은 필수적으로 수력학적으로 불투성이어야 하며, 사용시 이온 종류들은 전해조의 양극격실과 음극격실 사이를 그 막을 가로질러 이동되어진다. 막은 보통 양이온 선택 투과성이다.

상기 언급한 형태의 전해조는 알칼리 금속염화물 수용액의 전해에 사용될 수 있다. 이같은 용액이 격막형 전해조에서 전기분해될 경우 용액은 전해조의 양극격실로 공급되고, 전해에서 생성되는 염소는 전해조의 양극격실로부터 제거되며, 알칼리금속염 화물용액은 격막을 통과하고, 전해에 의해 생성된 수소와 알칼리금속 수산화물은 음극격실로부터 제거되며, 알칼리 금속 수산화물은 알칼리 금속 염화물과 알칼리금속수산화물과의 수용액은 형태로 제거되어 진다. 알칼리 금속 염화물의 수용액을 양이온 선택 투과성막을 지닌 막형 전해조에서 전해하는 경우 수용액은 전해조의 양극실로 공급되고 전해에서 생성된 염소와 고갈된 알칼리금속 염화물 용액은 막을 횡단하여 물 또는 알칼리 금속수산화물 회석용액이 공급될 수 있는 음극격실에 이동되고, 수소와 알칼리금속 수산화물 용액은 전해조의 음극격실로부터 제거된다.

필터 프레스형 단극 전해조들은 특히 염화나트륨 수용액의 전해에 의한 염소와 수산화나트륨의 생산에 사용될 수 있다. 이같은 필터 프레스형 전해조는, 비록 그 전해조가 예를들어 50개의 양극과 50개의 음극을 교대로 배치하여 구성하는 것과 같이 다수의 교대로 배치된 양극과 음극을 가지나, 그 이상의 수 예컨데 150개까지의 양극과 음극을 교대로 배치하여 구성할 수도 있다.

지금까지 설명된 형태의 필터 프레스형 전해조에서, 전해조내의 각 양극은 일반적으로 전기 전도성이 좋으며 비교적 크기가 큰 도체를 통하여 공통 양극 모선에 접속되고, 각 음극은 이같은 도체에 의해 공통 음극 모선에 접속된다.

전기 도체는 동으로 적절히 만들어 지지만 전기 전도성이 좋은 다른 금속이 사용되어도 좋다. 필터 프레스형 전해조에 있어서 전해조가 다수의 교대로 배치된 양극과 음극으로부터 구성되는 경우, 전해조에는 비교적 크기가 큰 다수의 도체가 연결되어 있음을 이해할 것이다.

이 도체는, 특히 동으로 만들어지는 경우 고가이며, 필터 프레스형 전해조내에서는 다수의 이러한 도체를 필요로 하므로 그 도체는 이같은 전해조의 생산원가의 상당한 부분을 차지하게 된다. 더우기, 사용시에 작지만 상당한 전압강하가 각도체 의해 생기게 된다.

이같은 전해조의 생산원가를 낮추고, 도체 각각에 관련되는 전압 강하로 인한 전력 손실을 감소시키기 위하여 필터 프레스형 단극 전해조내의 비교적 크기가 큰 이들 전기 도체들중 적어도 얼마를 제거하는 것이 유리할 것이다.

본 고안은 비교적 크기가 큰 전기 도체의 수가 감소되어 전술한 장점을 가지는 필터 프레스형 전해조에 관한 것이다. 더우기, 본 고안의 전해조는 이같은 전해조를 수용하는 전해조실에 필요한 바닥면적이 공지된 형태의 필터 프레스형 전해조를 수용하고 있는 전해조실에 필요한 바닥면적에 비해 많이 감소된다는 장점을 또한 갖는다.

본 고안은 다수의 양극과 음극을 거의 수직상으로 교대로 배치시킨 단극 전해조 유니트를 포함하고 각양극은 격리판에 의해 인접한 한개 또는 복수의 음극으로부터 분리되어 그 전해조 유니트내에 다수의 양극격실과 음극격실을 형성하는 필터 프레스형 전해조에 있어서, 그 전해조는 한 전해조 유니트가 다른 전해조 유니트의 위에 배치되는 2개 또는 그 이상의 전해조 유니트를 포함하며, 경우에 따라 전해조 유니트의 상부 또는 하부에 있는 양극은 모선에 접속된 전기 도체에 부착되고, 경우에 따라 전해조 유니트의 하부 또는 상부에 에 있는 음극은 모선에 접속된 전기 도체에 부착되며, 상기 도체에 부착되지 않은 인접한 전해조 유니트의 양극과 음극은 한개의 전해조 유니트의 양극과 그 전해조 유니트의 위에 혹은 밑에 위치된 인접한 전해조 유니트의 음극과의 사이에 한개 또는 복수의 이극성 전기접속으로 접속되는 것을 특징으로 하는 필터 프레스형 전해조를 제공한다.

전해조 유니트 하나를 다른 하나의 위에 또는 밑에 설치하는 것은 종래에 종종 제안되어 왔다. 예를들면, 영국특허 제1479490호에는 적어도 2개의 전해조로 구성되고, 각 전해조는 수직이고 평행한 양극판과 전해조벽에 결합된 수직이고 평행한 음극을 교대로 배치시킨 구조를 가지며, 또 각 전해조는 전해용 전해액을 공급하기 위한 관 및 전해 생성물을 제거하기 위한 관과 소통되며, 그 전해조는 서로 상하 수직으로 겹쳐지고 그들의 양극이 공통전류 집전기에 병렬로 접속되는 전기분해 장치가 제시되어 있다.

본 고안의 전해조는 상기의 공지 전해 장치와 다음의 이점에 의해 구별된다. 즉, 상기 공지 전해장치는 단일 양극격실이 다수의 양극과 조합되며 다수의 상호결합된 음극 포켓(pocket) 또는 핑거(finger)와 조합된 단일 음극격실로부터 적당한 격리판에 의해 분리된 소위 탱크형인데 반해, 본 고안의 전해조의 전해조 유니트는 격리판에 의하여 서로 분리된 다수의 양극과 음극에 의해 다수의 양극격실 및 음극격실로 구성되는 필터 프레스형인 것이다. 게다가, 종래 전해장치에서는 인접한 전해조의 양극의 일부가 공통 집전 장치에 병렬로 접속되지만, 반면 본 고안의 전해조에서는 인접 전해조 유니트의 양극 및 음극의 일부는 한개 또는 복수의 이 극성 전기접속에 의하여 접속되어서, 사용중 전류는 한개 전해조 유니트의 양극과 경우에 따라 그 유니트의 위에 혹은 밑에 배치된 인접한 전해조 유니트의 음극과의 사이로 흐른다.

또한 다수의 전해조 유니트를 상호 위로 겹쳐 배열시킨 격막 전해조가 영국특허 제1362127호에 제안되었다. 이 전해조에서 전해조 유니트는 수평형이며 거의 수평으로 연장되는 판에 전기적으로 접속된 양극과 음극으로 구성된다. 그 유니트는 금속 음극 프레임과, 그 음극 프레임을 횡단하는 공간을 가지는 병렬 배치된 일련의 상부로 연장되는 리브(rib)을 형성하는 파도 형태의 금속 음극 스크린과, 그 음극이 전기적으로 접속되는 금속 저면판과, 수평 배면판 및 양극 칼모양체 혹은 파도모양체가 음극 스크린의 리브사이에 둘출되는 양극 프레임으로 이루어 진다.

본고안의 전해조의 전해조 유니트는 각 유니트내에 다수의 양극 격실과 음극격실을 포함하는 필터 프레스형인데 반해 이전에 제시되었던 전해조의 전해조 유니트는 각 유니트내에 하나의 양극 격실과 하나의 음극 격실을 포함하는 탱크형이므로, 본 고안의 전해조는 이 종래 제시된 것과 다르다. 이전에 제시된 전해조에서 전해조 유니트는 하나가 다른 하나의 상부에 설치되고 전해조 사이는 이극성으로 접속되었다. 전기 접속의 바람직한 형태는 인접한 전해조 유니트의 파도형 양극판과 조합된 전해조 유니트의 파도형 음극판으로 형성되는 바, 파도형 양극판과 파도형 음극판 사이의 공간은 진공으로 하고 이 판은 상호 전기적으로 접촉되어 유지될 수 있도록 한다. 전기적으로 접촉시키기전에, 양극판 및 음극판의 표면은 샌드 블라스팅 처리되며, 한면 혹은 양면에 연질 금속, 예를들어 동, 은, 납, 주석 혹은 알루미늄으로 분무할 수 있다. 본 고안의 전해조 유니트내의 전기적 접속은 이전에 지시된 것보다 다음과 같은 점에 있어서 훨씬 간단하다. 즉, 본 고안에서는 이전에 제시된 것과 같이 양극판 및 음극판의 표면 전체를 전기적으로 접속시킬 필요가 없으며 면들 사이에 진공을 만들 필요도 없는 것이다.

본 고안의 전해조에서 인접한 전해조 유니트의 음극에 전기적으로 접속된 한개의 전해조 유니트의 양극은 각개의 양극과 음극사이의 비교적 간단한 이 극성 접속에 의하여 접속될 수 있다. 예를들어, 양극 및 음극은 서로 보울링 되거나, 용접되거나, 혹은 함께 납땜되거나 혹은 간단한 접속부편, 예컨데, 비교적 작은 크기의 간단한 동 접속체로 접속될 수 있다.

혹은, 인접한 전해조 유니트의 음극에 전기적으로 접속되는 한개의 전해조 유니트의 양극이 예를들어, 비교적 작은 크기의 동 도체와 같은 공통 전기 도체에 접속될 수 있다. 전기 접속체는 전력 손실을 최소로 줄이기 위해 가능한한 짧은 것이 바람직하다. 이 전기 접속은 간단하며, 특히 대형 동 도체 같은 비교적 큰 단면 접속체를 사용할 필요가 없다. 양극과 음극사이의 접속점에, 전도성이며 수소통과를 방지시키는 동 또는 은과 같은 금속이나 합금의 층을 설치하는 것이 바람직하다.

어떠한 접속 수단을 택할지라도 전해조 유니트들이 하나가 다른 하나의 위에 배치되는 본 고안의 전해조는 종래 형태의 필터 프레스형 전해조에서 모선에 접속할 때 소요되는 비교적 큰 전기 도체들의 수에 비해 그 수를 감소시킨다. 사실상, 필요한 비교적 큰 전기 도체들의 수는 본 고안의 전해조에서 다른 것위에 설치되는 전해조 유니트의 수에 역비례한다.

더우기 본 고안의 전해조는 전기적으로 접속되는 인접 전해조 유니트의 양극과 음극 사이에서의 전류의 흐름이 비교적 직선상인바, 따라서 그 접속이 간단하게 되는 부가적 이점을 갖는다. 이와 같은 이유로 전기 접속되는 인접 전해조 유니트의 양극과 음극은 전기접속이 가능한한 간단하게 만들어지고 가능한한 전류가 직선상으로 흐르도록 한 전해조가 다른 전해조의 위에 직선상으로 위치되는 것이 바람직하다. 또한 전해조내의 전해조 유니트가 서로 위로 겹쳐서 위치되므로 주어진 생산 용량의 전해조 용 전해조실에 필요한 바닥면적은 전해조 유니트가 전해조실의 동일레벨에 병렬배치되는 종래 형태의 필터 프레스형 전해조와 비교될때 훨씬 감소된다는 것도 알 수 있다.

본 고안의 전해조에서 서로 위로 겹쳐 배치되는 전해조 유니트의 바람직한 수는 각 전해조 유니트의 크기, 특히 전해조 유니트의 높이에 따른 것이며, 또한 전해조에 소망하는 전체 높이에 따라 달라진다.

예를들어 전해조는 서로 포개어 배치된 2개의 전해조 유니트 또는 서로 포개어 배치된 3개의 또는 그 이상의 전해조 유니트로 구성될 수 있다.

전해조가 3개의 전해조 유니트로 구성될 경우 바닥에 있는 전해조 유니트의 양극은 모선에 접속하는 전기 도체에 부착되고, 최상부 전해조 유니트의 음극은 모선에 접속하는 전기도체에 부착되며, 중간 전해조 유니트의 양극과 음극은 제각기 바닥에 있는 전해조 유니트의 음극과 최상부 전해조 유니트의 양극에 전기적으로 접속된다.

혹은, 전해조가 3개의 전해조 유니트로 구성되는 경우 최상부 전해조 유니트의 양극은 모선에 접속하는 전기도체에 부착되고, 바닥에 있는 전해조 유니트의 음극은 모선에 접속하는 전기도체에 부착되며, 중간 전해조 유니트의 양극과 음극은 제각기 최상부 전해조 유니트의 음극과 바닥에 있는 전해조 유니트의 양극에 전기적으로 접속된다.

본 고안의 전해조의 가장 간단한 구조는 한개의 전해조 유니트가 나머지 한개 전해조 유니트위에 설치되는 2개의 전해조 유니트를 포함하는 것이다. 이 경우 하부측 전해조 유니트의 양극은 모선에 접속하는 전기도체에 부착되고, 상부측 전해조 유니트의 음극은 모선에 접속하는 전기 도체에 부착되며, 하부측 전해조 유니트의 음극은 상부측 전해조 유니트의 양극에 전기적으로 접속된다. 혹은, 상부측 전해조 유니트의 양극이 모선에 접속하는 전기 도체에 부착되고, 하부측 전해조 유니트의 음극이 모선에 접속하는 전기 도체에 부착되고, 상부측 전해조 유니트의 음극이 하부측 전해조 유니트의 양극에 전기적으로 접속될 수도 있다.

전해조 유니트 각각의 양극 격실에는 공통 해더로부터 적절히 그 양극격실로 전해액을 공급하는 장치와 그 양극격실로부터 전해 생성물을 제거하는 장치가 설치된다. 유사하게, 전해조 유니트 각각의 음극격실에는 그 음극격실로부터 전해 생성물을 제거하는 장치가 설치되고, 필요한 경우 그 음극격실로 물 또는 다른 유체를 공급하는 장치가 설치된다.

예를들어서, 전해조가 알칼리 금속 염화물 수용액의 전기분해에 사용될 경우 전해조 유니트 각각의 양극 격실에는 알칼리 금속염화물 수용액을 양극격실로 공급하는 장치 및 염소를 제거하는 장치, 그리고 필요한 경우 고갈된 알칼리 금속 염화물 수용액을 양극격실로부터 제거하는 장치가 설치되며, 전해조 유니트 각각의 음극격실에는 수소 및 알칼리 금속 수산화물을 함유하는 전해조액을 그 음극격실로부터 제거하는 장치 및, 필요한 경우 그 음극격실로 물이나 혹은 알칼리 금속 수산화물의 회석 용액을 공급하는 장치가 설치된다.

전해조는 격막형 또는 막형일 수 있다. 격막형 전해조에서는, 인접한 양극과 음극사이에 배치되어 전해조 유니트내에 분리된 양극격실과 음극 격실을 형성하는 격리판이 미세 다공성이 고사용시에 전해액은 격막을 통하여 양극실로부터 음극실로 흐른다. 따라서, 알칼리 금속 염화물 수용액을 전기 분해하는 경우, 생성되는 전해조액은 알칼리 금속염 화물과 알칼리 금속 수산화물과의 수용액으로 구성된다. 막형 전해조에서, 격리판은 필수적으로 유체역학적으로 불투수성으로 되어야 하며 사용시 이온 종류들은 전해조의 격실사이를 막을 가로질러 이동된다. 따라서, 막이 양이온 교환막일 경우 양이온들은 막을 횡단하여 이동되어지고, 알칼리 금속 염화물 수용액을 전기 분해하는 경우 전해조액은 알칼리 금속 수산화물 수용액으로 이루어진다.

전해조내에서 사용되는 격리판이 미세 다공성일 경우, 격막의 성질은 그 전해조에서 전해될 전해액의 성질에 좌우된다. 격막은 전해액 및 전해 생성물에 의해 퇴화되지 않는 성질의 것이어야 한다. 그리고 알칼리 금속염 화물의 수용액을 전기분해 하는 경우, 격막은 불소 함유 중합재료로 적절히 만들어지는데, 그 이유는 이러한 재료가 일반적으로 전해에서 생성되는 염소 및 알칼리 금속 수산화물에 의해 퇴화되지기 때문이다. 바람직하게 미세다공성 격막은 폴리테트라 플루오로에틸렌으로 구성되나 기타 다른 재료, 예를들어, 테트라플루오로에틸렌-헥사 플루오로프로필렌 공중합체, 비닐리덴 플루오라이드 중합체 및 공중합체 그리고 불화 에틸렌-프로필렌 공중합체가 사용될 수 있다.

적당한 미세 다공성 격막은, 예를들어, 영국특허 제1503915호에 기재되어 있는 섬유로 상호결합된 마이크로조직절을 가진 폴리테트라플루오로에틸렌제 미세 다공성 격막 또는 영국특허 제1081046호에 기재된 바 폴리테트라 플루오로에틸렌판으로부터 미립자상 충진제를 추출하여 만든 격막이다.

전해조에 사용되는 격리판이 양이온 교환 막일 경우, 막의 성질은 전해조내에서 전해될 전해액의 성질에 의해 좌우된다. 막은 전해액에 의해 그리고 전해 생성물에 의해 퇴화되지 않는 성질이어야 하며, 알칼리 금속 염화물의 수용액이 전해될 경우, 그 막은 양이온 교환 그룹, 즉 술폰산, 카복실산 혹은 인산 또는 그 유도체 혹은 이같은 그룹의 둘 혹은 그 이상의 혼합물을 함유하는 불소함유 중합 재료로 적당히 만들어진다.

적당한 양이온 교환 막은 예를들어 영국특허 제1184321호, 제1402920호, 제1406673호, 제1455070호, 제1497748호, 제1497749호, 제1518387호 및 제1531068호에 설명된 것들이다.

격리판은 인접한 양극과 음극 사이에 위치하여 밀봉용 가스켓으로 작용하는 적당한 모양으로 된 판에 설치되거나 혹은 대신에 격리판이 전해조 유니트의 양극과 음극 사이의 적당한 위치에 간단히 고정되기도 한다. 필요하면 전해조 유니트내에 소망하는 크기의 양극과 음극격실 특히 소망하는 양극-음극갭(gab)을 형성하기 위해, 양극과 격리판과의 사이 및 (또는)음극과 격리판과의 사이에 위치시켜 밀봉 가스켓으로 작용할 수 있는 간격판을 가질 수 있다.

격리판은 바람직하게는 전해조 유니트내의 액체와 기체에 영향을 받지 않는 전기 절연 재료로 만들어져야 한다. 적절한 재료는 불소 함유 중합재료이나, 비불소화재료를 사용할 수도 있다.

전해조의 전해조 유니트내의 양극과 음극을 구성하는 재료는 그 전해조에서 전해될 전해액의 성질에 의해 좌우된다. 따라서, 알칼리금속 염화물 수용액이 전기 분해될 경우 양극은 예를들어 지르코늄, 니오붐, 텅스텐 혹은 탄탈륨 같은 막 형성금속 혹은 합금으로 만들어지거나 혹은 적어도 이것의 활성을 갖는 것이 좋으나 그러나 바람직하게는 티탄으로부터 만들어지거나 적어도 그의 활성을 갖는 것이 좋다. 또한 양극의 표면은 전기 전도성이전기 접촉시 활성인 재료로 적절히 피복 된다. 이 피복은 하나 혹은 그 이상의 백금 족 금속, 즉 백금, 로듐, 이리듐, 루테늄, 오스뮴이나 팔라듐 혹은 이들 금속의 하나 혹은 그 이상의 산화물로 구성될 수 있다. 백금 족 금속 및 (혹은) 그 산화물의 피복은 하나 혹은 그 이상의 비금속 산화물, 특히 예를들어 이산화티타늄 같은 하나 혹은 그 이상의 막 형성 금속과의 혼합물로 형성될 수 있다. 알칼리 금속 염화물 수용액을 전해하는 경우 전해조에서 양극 피복으로 사용되는 전기전도성 전기 접촉 활성재료 및 이 같은 피복을 부착하는 방법은 당해 기술분야에 공지되어 있다.

양극은 바람직하게 소공이 있는 구조로 되는바 예컨대, 유공성 판, 망 혹은 메쉬, 해면상금속의 형태, 또는 바람직하게는 거의 수직으로 상호 평행배치된 다수의 가늘고 긴 부재 형태 예컨데 다수의 미늘, 칼모양 또는 조각 형태일 수 있다. 다수의 가늘고 기다란 부재는 막 형성 금속판을 가늘고 길게 자르고 신장 압축하여 형성된다. 예를 들면, 그렇게 해서 얻어진 미늘판은 막 형성 금속판의 최초평면에 대해 직각으로부터 지거나 혹은 필요한 경우 이 평면에 대해 경사지게 한다. 미늘판은 양극판의 평면에 대해 60이상의 각도로 경사지는 것이 좋다.

전해조 유니트의 음극은 철이나 연강 또는 기타 적당한 금속 예컨데 닉켈로 형성되거나 또는 적어도 그러한 재료의 활성을 가지는 것으로 만들어지며, 소공이 있는 구조, 예를들면 유공성 판, 망 혹은 메쉬, 해면상 금속판, 혹은 다수의 가늘고 기다란 부재의 형태이다.

전해조 유니트의 각 양극격실에는 양극격실로 전해액을 공급하는 장치 및 그 양극격실로부터 전해 생성물을 제거하는 장치가 설치된다. 유사하게, 전해조 유니트의 각 음극격실에는 그 음극격실로부터 전해 생성물을 제거하는 장치가 마련될 것이며, 필요한 경우 그 음극격실로 물이나 다른 액체를 공급하는 장치가 설치된다. 이 같은 장치는 격실 각각 또는 각 격실로부터 연결된 별개의 관으로 구성될 수 있으나 이같은 구조는 불필요하게 복잡하고 성가신 것으로, 전해조의 바람직한 실시예에서 전해조 유니트는 활성 금속양극부를 가진 양극판과, 활성 금속 음극부를 가진 음극판과 이러한 판에 임의로 부착되는 격리판 및 임의로는 간격판으로 구성되는바, 격리판은 판에 부착되지 않을 때에는 다수의 개구부를 가지며 전해조 유니트내에 이것의 길이 방향으로 별개의 격실을 배정하고 전해액은 전해조 유니트의 양극격실에 공급되며 전해 생성물은 전해조 유니트의 양극 및 음극결실로부터 제거된다.

전해조 유니트가 유체학적으로 불투수성인 격막으로 구성되는 경우, 전해조 유니트의 길이 방향으로 2개 또는 3개의 격실을 배정하는 2개 또는 3개의 개구부가 판에 설치되는바, 이 개구부로부터 전해조 유니트의 양극격실에 전해액이 공급되고 이개구부가 있는 전해조 유니트의 양극 및 음극으로부터 전해 생성물이 제거된다.

전해조 유니트가 음이온 선택 투과성 막으로 구성되는 경우, 유니트의 길이방향으로 4개의 격실을 배정하는 4개의 격실을 배정하는 4개의 개구부가 설치되는 바 이 개구부로부터 전해조 유니트의 양극격실 및 음금격실에 전해액과 물 또는 기타 유체가 공급되며 이 개구부가 있는 전해조 유니트의 양극 격실 및 음극격실로부터 전해 생성물이 제거된다.

전해조 유니트의 길이 방향 격실은 예컨데 판의 면 또는 벽 적당하게는 간격판에 있는 통조에 의해 전해조 유니트의 양극격실 및 음극격실이 소통된다.

전해조 유니트를 조립할 때 가소성 및 탄성이 액체의 완전 밀폐를 도울 수 있도록 판은 가소성, 바람직하게는 탄성이다.

전해조 유니트에서, 전해조 유니트에서 전해조 유니트의 양극격실과 통하는 전해조 유니트의 길이방향의 격실은 전해조 유니트의 음극실과 통하는 전해조 유니트의 길이 방향의 격실과 전기적으로 절연되어져야 한다.

이 전기 절연은 다양한 방법으로 되어진다. 예를들면, 판돌 각각의 개구부가 전기 절연 재료로 형성될 수 있다. 따라서, 간격 판이, 만일 존재한다면, 전기 절연재료의 프레임 부재형상을 구성하며, 전해조 유니트내에서 유니트 길이방향격실의 일부를 구성하는 개구부는 프레임 부재의 개구부에 의해 설정된다. 유사하게 전해조 유니트의 양극 및 음극은 각각 전기절연성 재료의 프레임 부재에 위치하여 프레임 부재에 의해 지지되고 전해조 유니트내에서 유니트 길이 방향 격실의 일부를 구성하는 개구부는 프레임 부재에 있는 개구부에 의해 설정된다. 필요하면 간격판의 기능 및 양극이나 음극의 지지는 적절한 형상의 단일 프레임 부재에 의해 달성될 수 있다.

혹은, 전해조 유니트의 양극 및 음극의 일부는 전기 절연재료로 만들어지고 일부는 금속으로 만들어질 수 있다. 전해조 유니트에서 전해조 유니트의 길이방향의 격실의 일부를 형성하는 판에 있는 개구부는 양극판 또는 음극판의 금속 부분 및 전기절연 재료로 만들어진 판들의 일부로 형성되어서 세로 방향 격실의 원하는 전기 절연이 달성될 수 있다.

격리판은 전기 절연성 재료로 만들어져야 한다. 그 전기 절연재료는 전해조 유니트내의 액체에 영향을 받지 않는 것이 바람직하며 불소함유 중합재료가 적절하다.

본 고안의 전해조에서 전해조 유니트를 형성하는 적당한 필터 프레스형 전해조는 격막형 전해조를 기술하고 있는 독일연방공화국 공개특허 제2809333호 및 막형 전해조를 기술하고 있는 독일연방공화국 공개특허 제2809332호에 설명되어 있다.

다음에서 본 고안은 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

제1도를 보면, 전해조는 다수의 미늘 형태 음극 2와 다수의 미늘 형태 양극 3가 교대로 배치하여 구성된 하부측 전해조 유니트 1 및 각 인접한 양극과 음극 사이에 위치되어 전해조 유니트를 다수의 양극격실과 음극격실로 분할하는 양이온 교환막 5를 가지고 있다. 유사하게 상부측 전해조 유니트 6은 다수의 미늘형태 음극 2화 다수의 미늘형태 양극 3이 교대로 배치하여 구성되며 또한 인접한 각 양극과 음극 사이에 위치되어 전해조 유니트를 다수의 양극격실과 음극격실로 분할하고 있는 양이온 교환막 5를 가지고 있다.

하부측 전해조 유니트 1의 각 음극 2는 상부측 전해조 유니트 6의 양극 3밑에 위치되고, 하부측 전해조 유니트 1의 각 음극 2는 음극 모선에 접촉하는 동으로 된 도체 7에 부착되며, 상부측 전해조 유니트의 6 각 양극 3은 양극 모선에 접속하는 동으로된 도체 8에 부착된다. 음극과 도체 사이 및 양극과 도체사이의 부착은 예를들어 제3도의 실시예에서 처럼 도체를 경우에 따라 음극이나 양극에 돌출될 플랜지에 보울링하는 것 같이 임의의 적당한 방법으로 될 수 있다.

하부측 전해조 유니트 1의 각 양극 3은 상부측 전해조 유니트 6의 음극 2의 밑에 위치되고 각 양극 3은 바로 위에 배치된 음극 2에, 예를들어 제2도의 실시예에서와 같이 음극의 플랜지를 양극의 인접한 플랜지에 보울링하는 것 같은 임의의 적당한 방법으로 전기적으로 접속된다. 예를들어 동이나 은 같이 수소통과를 제지하는 전기 전도성 재료의 길고 가느다란 조각은 전기적 접속이 확고하고 수소가 음극에서 양극으로 확산되는 것을 감소시키기 위해 음극과 조합된 양극사이의 접속점에 위치된다.

음극 3은 연강, 니켈 또는 기타 금속으로 만들어지고, 양극 2는 예를들어 티타늄 같은 막형성 금속으로 만들어져서 전기 전도성이 전기 접촉에 의해 활성인 재료의 피막을 가질 수 있다. 제1도에 도시된 전해조의 실시예는 단지 개략적으로 도시한 것으로 특히 전해조내의 전기적 접속을 보여주고 한개의 전해조 유니트의 다른 전해조 유니트에 대한 음극과 양극 구조를 보여준다. 전해조로 전해액을 공급하는 장치와 그 전해조로부터 전해 생성물을 제거하는 장치는 도시되지 않았다.

전해조의 작동에 있어서, 전해액은 전해조 유니트의 양극격실에 충진되고, 감손된 전해액은 전해조 유니트의 양극격실로부터 제거되며 전해 생성물은 전해조 유니트의 양극 및 음극격실로부터 제거된다. 예를 들어, 전해액이 알칼리 금속 염화물 수용액인 경우, 그 용액은 전해조 유니트의 양극격실에 충진되고 염소와 감손된 알칼리 금속 염화물 용액은 양극 격실로부터 제거되며, 수소와 알칼리 금속 수산화물 수용액은 그 전해조 유니트의 음극격실로부터 제거된다. 전해조 유니트에는 또한 전해조 유니트의 음극격실로 물을 공급하는 장치가 설치될 수 있다.

작동에 있어서, 전류는 하부측 전해조 유니트 1의 도체 7로부터 이 전해조 유니트의 음극 5로 흐르고, 막을 통하여 음극 2의 각측에 위치된 양극 3으로 흐르며, 하부측 전해조 유니트의 양극 3으로부터 상부축 전해조 유니트 6의 음극 2로, 상부측 전해조 유니트 6의 음극 2로부터 막 5를 통하여 상부측 전해조 유니트의 양극 3으로 그리고 최종적으로 상부측 전해조 유니트 6의 도체 8로 흐른다.

제2도는 하부측 전해조 유니트 1의 양극 3과 그 양극 바로 위에 위치되는 상부측 전해조 유니트 6의 조합된 음극 2를 도시하고 있다. 양극 3은 다수의 수직으로 배치되는 미늘 형태 9와 4개의 개구부 10,11,12,13로 구성되며, 이들 개구부는 양극 3과, 유사한 개구부를 가진 조합 음극 2와, 막 5가 전해조 유니트로 조립될때 유니트의 길이방향으로 연장된 4개의 격실을 형성한다.

양극 3에서, 전해조 유니트 길이방향 격실의 일부를 형성하는 개구부 13(이 개구부 13을 통해 전해액이 전해조내에서 흐른다)은 양극 3의 미늘 부분 9 및 양극 격실과 양극면의 통로 14로 소통된다. 개구부 11(이 개구부에 의해 감손된 전해액 및 전해 생성물이 전해조 유니트의 양극실로부터 제거될 수 있다)은 양극 3의 미늘 부분 9 및 양극 격실과 양면의 통로 15로 소통이된다. 적어도 미늘 형태 9로 구성된 양극 부분은 금속이다. 개구부 10,11,12,13을 형성하는 부분은 전기 절연재료로 될 수 있는바, 예를들어 미늘 형태로 형태 9로 형성된 금속 양극부분은 개구 10,11,12,13을 형성하는 전기 절연재료의 개스 켓내로 삽입될 수 있다.

혹은, 개구부 11,13을 형성하는 부분은, 개구 11,13의 금속재료로 만들어질 수 있는 개구 10,12와 전기적으로 절연될 수 있도록 전기 절연성 재료로 구성될 수 있다.

음극 2는 다수의 수직으로 배치되는 미늘 16과 4개의 개구부 17,18,19,20으로 구성되며, 이것은 음극 2와, 유사한 개구부를 가지는 조합된 양극 3과, 막 5가 전해조 유니트를 형성할때 유니트의 길이방향으로 연장되는 4개의 격실을 형성한다. 음극 2에서, 전해조 유니트의 길이방향 격실의 일부를 형성하는 개구17(이 개구에 의해 전해조 유니트에 물이 충진될 수 있다)은 음극 2의 미늘부분 16 및 음극격실의 음극면통로 21로 소통된다. 개구 19(이 개구에 의해 전해조 유니트의 음극격실로부터 전해 생성물이 제거될 수 있다)은 음극 2의 미늘부분 16 및 음극격실의 음극면 통로22로 소통된다. 적어도 미늘 16으로 구성되는 음극 부분은 금속이다. 개구부 17,18,19,20을 형성하고 있는 부분은 전기 절연 재료로 구성될 수 있는바, 예를들어 미늘 16으로 구성되는 금속 음극 부분은 개구부 17,18,19,20을 형성하는 전기 절연 재료의 개스켓내으로 삽입될 수 있다. 혹은, 개구부 17과 19를 형성하는 부분은, 개구 17,19가 금속재료로 형성될 수 있는 개구 18,20과 전기적으로 절연될 수 있도록 전기 절연 재료로 만들어질 수 있다.

전해조 유니트의 길이방향으로 된 격실은 전해조 유니트에 전해액과 물이 공급되는 적당한 헤더들(도시하지 않음)과 전해조 유니트들로부터 전해 생성물이 이송될 수 있는 적절한 헤더들(도시되지 않음)에 연결 된다.

양극 3은 보울트 24에 의해 음극 2의대응되는 플랜지(도시되지 않음)에 전기적으로 접속되는 돌출 플랜지 23을 가진다.

제3도는 하부측 전해조 유니트 1의 음극 2와 그 음극 바로 위에 위치되어지는 상부측 전해조 유니트 6의 조합된 양극 3을 도시하고 있다. 제2도의 음극 2와 양극 3의 부분과 동일한 제3도의 음극 2와 양극 3의 부분은 동일 번호로 되어 있다. 하부측 전해조 유니트 1의 음극 2에는 보울트 27에 의해 동도체 26에 부착되는 플랜지 25가 마련되어 있다. 마찬가지로, 상부 전해조 유니트의 양극 3에도 보울트 30에 의해 동도체 30에 부착되는 플랜지 28의 마련되어 있다.

제4도는 제1도의 전해조의 일부의 사시도가 도시된다. 제2도와 제3도에 나타난 번호의 일부는, 비록 제2도와 제3도에 사용된 참조번호의 일부가 간략하게 하기 위해 생략되었지만, 같은 부분을 표시하기 위해 제4도에 사용된다. 제4도의 전해조는 하부측 전해조 유니트 1과 상부측 전해조 유니트 6을 포함한다. 상부측 전해조 유니트 6에서 이온 교환 막 31은 음극 2와 각 인접한 양극 3사이에 배치되어져 있다. 그 이온 교환 막 31은 상부측 전해조 유니트 내의 양극 3의 개구부 10,11,12,13과 상부측 전해조 유니트내의 음극 2에 있는 개구부 17,18,19,20에 대응하는 개구부들을 포함하고 있다. 마찬가지로, 하부측 전해조 유니트 1에는 이온교환 막 32가 양극 3과 인접 음극 2의 사이에 위치된다. 이 이온교환막 32는 하부측 전해조 유니트의 음극 2내에 있는 개구부 17,18,19,20과 하부측 전해조 유니트내의 양극 3의 개구부 10,11,12,13에 대응하는 개구부들을 포함하고 있다.

전해조는 예를들어 보울링에 의해서 전해조 유니트의 양극과, 음극과 막을 짜 맞추어서 조립된다. 필요하면 전해조 유니트가 누설방지되도록, 변형 가능한 개스켓을 사용할 수 있으나 이러한 가스켓을 사용하는 것은 필수적인 것은 아니다. 전해조 유니트는 물론 도시되지는 않았지만 단부판(end plates)을 포함하고 있다.

알칼리 금속 염화물 수용액을 전기 분해하기 위하여, 그 용액은 헤더로부터 (도시되지 않음) 하부측 전해조 유니트의 양극 3내에 있는 개구부 13에 의해 일부 형성되는 하부측 전해조 유니트의 길이 방향 격실 및 상부측 전해조 유니트의 양극 3내에 있는 개구부 13에 의해 일부형성되는 상부측 전해 조유니트의 길이 방향격실에 충진되어지고, 감손된 알칼리 금속 염화물 수용액과 전기 분해에서 생성된 염소는 하부측 전해조 유니트에서는 하부측 전해조 유니트의 양극 11내의 개구부 3에 의해 일부 형성된 하부측 전해조 유니트의 길이방향 격실로부터, 및상부측 전해조 유니트에서는 상부측 전해조 유니트의 양극 2내의 개구 11에 의해 일부 형성된 상부측 전해조 유니트의 길이방향 격실로부터 제거되어 진다.

전기 분해중에 물이나 알칼리 금속 수산화물 회석용액은 헤더(도시되지 않음)로부터 하부측 전해조 유니트의 음극 2내의 개구부 17에 의해 일부 형성된 하부측 전해조 유니트의 길이 방향 격실 및 상부측 전해조 유니트의 음극 17내의 개구부에 의해 일부 형성된 상부측 전해조 유니트의 길이 방향 격실로 이송되고, 농축 알칼리 금속 수산화물 수용액 및 전기 분해에서 생성된 수소는 하부측 전해조 유니트에서는 하부측 전해조유니트의 음극 2내의 개구부 17에 의해 일부 형성된 하부측 전해조 유니트의 길이 방향 격실로 부터 및 상부측 전해조 유니트에서는 상부측 전해조 유니트의 음극 2내의 개구부 19에 의해 일부 형성된 상부측 전해조 유니트의 길이 방향 격실로부터 제거되어 진다.

Claims (1)

1. 다수의 양극(3)과 음극(2)을 거의 수직상으로 교대배치시킨 단극 전해조 유니트를 포함하고 각 양극은 격리판에 의해 인접한 한개 이상의 음극으로부터 분리되어 그 전해조 유니트내에 다수의 양극 격실과 음극격실을 형성하는 필터 프레스형 전해조에 있어서, 서로 겹쳐 배치된 2개이상의 전해조 유니트(1 및 6)구성되는 전해조 유니트의 상부 또는 하부에 있는 음극(2) 및 양극(3)은 모선에 접촉된 전기 도체(7) 및 (8)에 부착되고, 상기 도체에 부착되지 않은 인접한 전해조 유니트의 양극 및 음극은, 전해조 위에 혹은 밑에 위치된 인접한 각 전해조 유니트의 양극과 음극과의 사이에 도입된 이극성 전기접속으로 접속되는 것을 특징으로 하는 필터 프레스형 전해조.