KR890002055B1 - Seal for electrolytic cells - Google Patents
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Abstract
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Description
본 발명은 전해조 밀봉체 및 전해조를 밀봉하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrolytic cell seal and a method for sealing an electrolytic cell.
분리기를 사용하는 전해조 및 특히 알칼리 금속 염화물의 수용액을 사용한 전기분해에 의해 알칼리 금속 수산화물 및 염소를 생산하는 데 사용되는 셀은 일반적으로 두가지 형태 즉, 격막(diaphram)형과 투과막(membrane)형이 있다.Cells used to produce alkali metal hydroxides and chlorine by electrolysis using separators and in particular by electrolysis with aqueous solutions of alkali metal chlorides are generally of two types, diaphragm and membrane. have.
일반적으로 투과막형 셀은 등록상표 플레미온으로 아사히 글래스 회사에 의해 사판되고, 등록상표 나파온으로 이. 아이. 듀퐁드 네모아 회사에 의해 시판되는 것과 같은 이온 교환 물질의 시트형 투과막을 사용하다.In general, permeable membrane cells are sold by Asahi Glass Co., Ltd. under the trademark Flemion, and the trademark Napaon. children. Sheet-like permeable membranes of ion exchange materials such as those sold by Dupond Nemoa Company are used.
이같은 셀은 통상 단적극이나 쌍전극 구조를 갖는 편평한 플레이트나 필터 프레스형으로 되어 있다.Such cells are usually flat plates or filter presses having a monopolar or bipolar structure.
세코씨 및 그외 공동 발명자에게 허여된 미합중국 특허 제 4,108,742호 및 제 4,4111,779호는 쌍극 시스템 전해조에 대한 예증이다.US Pat. Nos. 4,108,742 and 4,4111,779 to Seko and other co-inventors are examples of bipolar system electrolysers.
다른 설계에 대한 예가 케니씨에 의해 미합중국 특허 제 4,137,144호 및 상기 특허에서 인용된 특허 인용장중에 기재되어 있다.Examples of other designs are described by Kenny in US Pat. No. 4,137,144 and in the patent citations cited therein.
필터 프레스 투과막형 셀에서는 통상 프레임 부재의 축 사이에 시트 형태의 투과막을 고정시키거나 그렇지 않으면 압축시킨다.In a filter press permeable membrane cell, a sheet-like permeable membrane is usually fixed or otherwise compressed between the axes of the frame members.
또한 프레임 부재중 한 부재와 투과막 표면 사이에 가스켓을 삽입하여 프레임 및 가스켓의 압축에 의해 유체가 새지 않도록 즉 액체 및 가스가 새지 않도록 하여 한 셀 구획에서부터 다른 셀 구획 또는 환경으로 전해질의 누출을 방지하는 것이 통상의 실시예이다.In addition, a gasket is inserted between one of the frame members and the permeable membrane surface to prevent leakage of the fluid from one cell compartment to another cell compartment or environment by preventing the fluid from leaking by the compression of the frame and the gasket. This is a common embodiment.
이러한 압축은 통상 수동으로 가해지거나 수압 양수기나 다른 형태의 가압 장치를 이용하여 기계적으로 가해져 전극 프레임 및 분리용 가스켓을 함께 압축한다.This compression is usually done manually or mechanically using a hydraulic pump or other type of pressurizing device to compress the electrode frame and the separating gasket together.
그러나 투과막을 손상시키지 않고 바라는대로 유체가 새지 않게 하는 막을 얻을 수 있다.However, it is possible to obtain a membrane which does not damage the permeable membrane and does not leak the fluid as desired.
전해조의 투과막과 전극 프레임 부재 사이에 통상 사용되는 카스켓 물질은 고무나 탄성중합체 같은 탄력물질로 제조된다.The gasket material commonly used between the permeable membrane of the electrolyzer and the electrode frame member is made of an elastic material such as rubber or elastomer.
상업용 쌍극성 투과막 전해조는 일반적으로 투과막과 전극 프레임 사이의 가스켓 물질로서 에틸렌-프로필렌(EP)이나 에틸렌-프로필렌-디엔(EPD)을 사용한다.Commercial bipolar permeable membrane electrolyzers generally use ethylene-propylene (EP) or ethylene-propylene-diene (EPD) as the gasket material between the permeable membrane and the electrode frame.
그러나 상기 물질은 압력이 프레임 부재를 통해 프레임에 가해질때 외부로 팽창 변형되는 경향이 있다.However, the material tends to expand outward when pressure is applied to the frame through the frame member.
가스켓이 외부로 변형됨에 따라 가스켓과 접촉한 어떤 분리기는 외부로 변형되는 가스켓의 압력하에 인장될때 신장하는 경향이 있다.As the gasket deforms outward, any separator in contact with the gasket tends to stretch when tensioned under the pressure of the outwardly deforming gasket.
인접한 전극 프레임상에 사용된 가스켓 아래에 있는 분리기나 투과막의 신장은 프레임에 압력을 가하여 유체가 새지 않는 셀로 만들려고 할때 투과막이 부서지거나 찢어지는 원인이 될 수 있다.Stretching of separators or permeable membranes underneath gaskets used on adjacent electrode frames can cause the permeable membrane to break or tear when pressure is applied to the frame to make the cells leak-free.
투과막의 어떤 찢어짐이나 부서짐도 동작중에 전류 효율을 감소시킬 수 있고 셀내 전해질의 동작 효율은 떨어뜨리는 반면에 전류의 사용량을 크게 증가시킨다.Any tearing or breaking of the permeable membrane can reduce the current efficiency during operation and greatly increase the current usage while decreasing the operating efficiency of the electrolyte in the cell.
전류 효율 및 전해질의 동작 효율이 너무 크게 떨어지면 손상된 투과막을 교환할때 비효율적으로 전체셀의 동작 중단을 요구할 수도 있다.If the current efficiency and the operating efficiency of the electrolyte drop too much, it may inefficiently require the operation of the whole cell when replacing a damaged permeable membrane.
마춤 가스켓, 편평한 시트나 O-링 EPD 가스켓이 통상 제조되어 투과막의 손상을 최소로 하기 위해 셀내에 설치된다.Finishing gaskets, flat sheets or O-ring EPD gaskets are usually manufactured and installed in the cell to minimize damage to the permeable membrane.
그러나 이런 탄성 가스켓은 이들에 가해진 압력이 해제된 후에는 크기와 형태가 항상 회복된다.However, these elastic gaskets always recover in size and shape after the pressure applied to them is released.
그리하여, 탄성 가스켓은 사전 압축될 수 없으며 투과막은 압측전에 셀 프레임 사이에 가스켓과 함께 설치되어야 한다.Thus, the elastic gasket cannot be precompressed and the permeable membrane must be installed with the gasket between the cell frames before the pressing side.
이것은 투과막이 탄력성 가스켓과 함께 압축될때 손상될 가능성을 증가시킨다.This increases the likelihood of damage when the permeable membrane is compressed with the elastic gasket.
상술된 문제의 관점에서, 전해조 밀봉체 및 셀의 투과막을 손상시키지 않고 이같은 밀봉체로 셀을 밀봉하는 방법을 제공하는 것이 바람직하다.In view of the above-mentioned problems, it is desirable to provide a method of sealing a cell with such a seal without damaging the electrolytic cell seal and the permeable membrane of the cell.
본 발명은 제1프레임, 제2프레임, 캐소드와 애노드를 떨어져 있게 하는 프레임사이에 끼워진 분리기 및 최소한 제1 또는 제2틀과 분리기 사이에 끼워진 사전 압축된 밀봉체를 구성된 전해조 조립체이다.The present invention is an electrolyzer assembly comprising a first frame, a second frame, a separator sandwiched between a frame separating the cathode and the anode and a precompressed seal sandwiched at least between the first or second frame and the separator.
밀봉체는 플로오로 카본 중합체 물질로 된 가스켓일 수 있다.The seal may be a gasket made of fluorocarbon polymer material.
본 발명은 또한 최소한 제1프레임 또는 제2프레임과 분리가 사이에 밀봉체를 끼우는 방법(상기 분리기는 제1 및 제2프레임에의해 정해진 구역에 애노드와 캐소드를 분리시킨다)과, 밀봉체, 분리기, 제1 및 제2프레임에 압력을 가하는 방법으로 구성된 전해 전지 밀봉 방법에 있어서, 밀봉체로서 사전 압축되어 영원히 변형된 밀봉체를 사용하는 것을 특징으로 하는 발명이다.The invention also relates to a method of sandwiching a seal between at least a first frame or a second frame and the separator (the separator separates the anode and the cathode in a region defined by the first and second frames), the seal, the separator In the electrolytic cell sealing method comprising a method of applying pressure to the first and second frames, the present invention is characterized by using a seal that is precompressed and deformed forever as a seal.
본 발명은 제1프레임과 제2프레임 사이에 한개의 시트 부재를 끼우는 방법과 적어도 제1 또는 제2프레임 및 부재 사이에 영원히 변형할 수 있는 물질로 된 밀봉체를 끼우는 방법과, 제1 및 제2프레임, 시트부재, 그리고, 영원히 밀봉체를 변형시키기 위해 밀봉체에 압력을 가하는 방법과, 시트부재를 제거하기 위해 압력을 푸는 방법과, 분리기를 시트 부재로 대치하는 방법과 액체와 가스가 새지 않게 하는 밀봉체를 만들기 위해 제1 및 제2프레임, 사전 압축된 밀봉체와 분리기에 압력을 가하는 방법에 관계가 있다.The present invention relates to a method of sandwiching a single sheet member between a first frame and a second frame, a method of sandwiching a seal made of a material that can be deformed forever between at least the first or second frame and the member, and 2 Frames, sheet members and methods of applying pressure to the seals to deform the seals forever, methods of releasing pressure to remove the seat members, replacing the separators with sheet members and leaking of liquids and gases. It relates to the method of applying pressure to the first and second frames, the precompressed seals and the separators to make the seals insensitive.
제1도는 전극 프레임과 분리기 사이에 끼워진 사전 압축된 가스켓 밀봉체를 보여주는 전해조 조립체의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an electrolyzer assembly showing a precompressed gasket seal sandwiched between an electrode frame and a separator.
제2도는 홈을 포함한 전극과 분리기 사이에 끼워진 사전 압축된 가스켓 밀봉체를 보여주는 전해조 조립체의 단면도인 본 발명의 또다른 실시예이다.2 is another embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view of an electrolyzer assembly showing a precompressed gasket seal sandwiched between an electrode comprising a groove and a separator.
제1도를 참조로 하면, 인접한 필터 압력형 프레임(11)과 (12)의 쌍을 갖는 필터 압력형 전해조 조립체를 보여준다.Referring to FIG. 1, there is shown a filter pressure electrolyzer assembly having a pair of adjacent filter pressure frames 11 and 12.
이 경우에, 그림에서 첫번째 프레임(11)은 애노드 프레임이고 두번째 프레임(12)은 캐소드 프레임이다.In this case, the first frame 11 in the figure is an anode frame and the second frame 12 is a cathode frame.
전형적인 경우에 애노드 프레임과 캐소드 프레임은 한개의 구조물이다.In a typical case, the anode frame and the cathode frame are one structure.
여기서 애노드와 캐소드는 서로 반대편 면에 부착되거나 구조물 양쪽에 부착되며 구조체를 통하여 전기적으로 연결된다.Here the anode and cathode are attached to opposite sides of each other or to both sides of the structure and are electrically connected through the structure.
이 전지 조립체는 단극이거나 쌍극인 필터 압력형 전해조의 대표적 형태이다.This battery assembly is a representative form of a filter pressure type electrolyzer, which is monopolar or bipolar.
여기에서 단전극형을 참고로 하여 필터 프레스형 전해 전지에 대한 발명을 서술한 것이다.Here, the invention regarding the filter press type electrolytic cell is described with reference to a single electrode type.
애노드와 캐소드 프레임 사이에 분리기(13)와 미리 압착된 밀봉체(14)가 끼워져 있다.The separator 13 and the previously crimped seal 14 are sandwiched between the anode and the cathode frame.
사전 압축된 밀봉체(14)는 분리기와 프레임(11)이나 (12)중 하나와의 사이에 끼워져 있다.The precompressed seal 14 is sandwiched between the separator and one of the frames 11 or 12.
더우기, 사전 압축된 밀봉체(14) 한개만이 보여 지지만, 본 발명은 분리기(13)의 양쪽에 두개의 사전 압축된 밀봉체를 사용한다.Moreover, although only one precompressed seal 14 is shown, the present invention uses two precompressed seals on both sides of the separator 13.
사전 압축된 밀봉체란 뜻은 압착력이나 압력에 의해 변형을 받은 밀봉함을 뜻하며 밀봉체는 그것의 최종 사용전에 실질적으로 압력을 받은 상태이거나 영원히 변형된 상태로 남아 있다.Precompressed seal means a seal deformed by pressing force or pressure and the seal remains substantially pressurized or deformed forever before its final use.
"영원히 변형된 밀봉체"란 뜻은 밀봉체가 원하는 두께로 압력받은 것을 뜻하며 그것의 최종 사용때까지 즉, 전지 프레임(11)과 (12)사이에 설치되기까지 혹은 더 압력받을때까지 실질적으로 변화없이 원하는 두께로 압력을 받은채 있는 것을 의미한다.The term "permanently deformed seal" means that the seal is pressurized to the desired thickness and substantially changes until its final use, ie, between the battery frames 11 and 12 or until further pressurized. That means without pressure at the desired thickness.
본 발명의 밀봉체에 대한 '사전 압축" 특징은 밀봉체를 가진 압축함으로서, 밀봉체가 큰 압축력에 의해 손상될 수도 있는 분리기가 없는 상태에서 밀봉체를 변형하는데 필요한 큰 압축력을 받게되므로 종래 기술의 밀봉체에 비해 유리한 장점을 지닌다.The 'pre-compression' feature for the seals of the present invention is a prior art seal, as the compression with the seals results in the compression being required to deform the seals in the absence of separators which may be damaged by the high compression forces. It has an advantage over the sieve.
제1도를 다시 참고로 하여, 전지 프레임(11)가 (12)는 주변 측면이나 면(15 및 16)을 각각 포함한다.Referring back to FIG. 1, battery frame 11 12 includes peripheral sides or
도시된 바와 같이, 밀봉체(14)는 분리가(13)와 캐소드 프레임(12)의 사이에 끼워진다.As shown, the seal 14 is sandwiched between the separator 13 and the cathode frame 12.
그러나, 그것은 분리기(13)와 애노드 프레임(11)사이에 끼워질 수도 있다.However, it may be fitted between the separator 13 and the anode frame 11.
분리기(13)는 보통 크기에서 전지 프레임(11 및 12)보다 크고 양호하게는 틀(11 및 12)의 외부 주위를 벗어난다.The separator 13 is larger in size than the battery frames 11 and 12 and preferably outside the outer periphery of the frames 11 and 12.
반면에 밀봉체(14)는 일반적으로 애노드 프레임(11)의 측면(15)범위안에 한정되거나, 제1도에 도시한 바와같이 캐소드 프레임(12)이 측면(16)안에 한정된다.On the other hand, the seal 14 is generally confined within the range of the side 15 of the anode frame 11, or the cathode frame 12 is confined within the
측면(15)을 더 명확히 설명하기 위해 분리기(13)가 즉명(15)으로부터 얇은 각으로 구부러져 보인다.In order to explain the side 15 more clearly, the separator 13 looks bent at a thin angle from the name 15.
분리기는 측면(15)에 완전히 접촉한다.The separator is in full contact with the side 15.
즉, 전면적에 접촉한다. 밀봉체(14)는 애노드나 캐소드의 프레임(11 및 12)의 전체 측면(15)나 (16)에 각각 늘어선다.That is, it contacts the whole area. Seals 14 line the
더우기, 측면(15)나 (16)에 있는 덧판(도시안됨)은 부식성 주변 물질로 부터 프레임 구조물을 보호하기 위해 사용될 수 있다.In addition, an overplate (not shown) on the
예를들어, 전지 프레임(11)은 티타늄과 같은 금속으로 만들어진 덧판이나 측면(15) 인접한 폴리테트라 플루오르 에텔렌같은 프라스틱으로 만들어진 덧판을 포함한다.For example, the battery frame 11 includes a plate made of metal, such as titanium, or a plate made of plastic, such as polytetra fluoro ethylene, adjacent to the side 15.
프레임(11 및 12)은 일반적인 전해조에 사용되는 형태이다.Frames 11 and 12 are of a type used in a general electrolyzer.
예를 들어, 프레임 부재는 사각형 바, C혹은 U채널, 원통형 튜브, I-형이나 H-형인 타원 튜브일 수 있다.For example, the frame member may be a rectangular bar, a C or U channel, a cylindrical tube, an elliptical tube that is I-shaped or H-shaped.
양호한 상태에서, 프레임(11 및 12)을 포함하는 한 전극 프레임의 단면의 형태는 I형이다.In a preferred state, the cross section of the electrode frame including the frames 11 and 12 is I-shaped.
프레임(11 및 12)는 전해질과 전기 분해와 생산물에 의한 부식에 저항할 수 있는 어떤 물질로 만들어질 수 있다.Frames 11 and 12 can be made of any material that can resist electrolyte and electrolysis and corrosion by the product.
예를들어, 애노드 구역에 포함되어 있는 애노라이트에 접촉하는 애노드 프레임은 철, 강철, 스테인레스강, 니켈, 티타늄, 또는 이들의 합금같은 금속들로 만들어질 수 있다.For example, the anode frame in contact with the anodolite contained in the anode zone may be made of metals such as iron, steel, stainless steel, nickel, titanium, or alloys thereof.
캐소드 구역에 포함된 캐솔라이트에 접촉하는 캐소드 프레임은, 철 강철, 스테인레스강, 니켈, 혹은 이들의 합금으로 만들어질 수 있다.The cathode frame in contact with the cathodeite included in the cathode zone may be made of iron steel, stainless steel, nickel, or an alloy thereof.
유사하게, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리테트라플루오르에틸렌, 플루오리네이트드에틸렌프로필렌과 클로렌드산-기본 폴리에스테르와 같은 플라스틱 물질이 애노드와 캐소드 프레임으로 사용될 수 있다.Similarly, plastic materials such as polypropylene, polybutylene, polytetrafluoroethylene, fluorinated ethylene propylene and chloric acid-based polyesters can be used as anode and cathode frames.
본 발명의 분리기(13)는 농도차에 의해 투과될 수 있거나 혹은 투과될 수 없는 분리기이다.The separator 13 of the present invention is a separator which may or may not be permeated by concentration differences.
양호하게는, 이온 교환성을 가지며 전해질의 유체역학적 흐름과 전기 분해시 생기는 가스의 통과를 막는 불활성 탄력 분리기가 사용된다.Preferably, an inert elastic separator is used which is ion exchangeable and prevents the flow of gases resulting from electrodynamic flow and electrolysis of the electrolyte.
다수의 설펀산 지쇄나 카르복실산 그룹 혹은 설펀산 그룹과 카르복실산 그룹의 혼합물을 갖는 플루오르카본 중합체로 구성된 투과막 같은 양이온 교환 투과막이 오히려 더 많이 사용된다.Rather, more cation exchange permeable membranes are used, such as permeable membranes composed of fluorocarbon polymers having a plurality of sulfonic acid chains or carboxylic acid groups or mixtures of sulfonic acid groups and carboxylic acid groups.
"설펀산 그룹"과 "카르복실산 그룹"이라 말은 설펀산 염이나 가수분해 같은 과정에 의해 산으로부터 변환되거나 산으로 변환되는 카르복실산 염을 포함한다는 것을 의미한다.The terms "sulfenic acid group" and "carboxylic acid group" are intended to include carboxylic acid salts which are converted from or converted to acids by processes such as sulfonic acid salts or hydrolysis.
카르복실산형 양이온 교환막의 예는 아사히 글라스 주식회사가 플레미온이란 상표로 만드는 막을 이용하는 것이다.An example of a carboxylic acid type cation exchange membrane is the use of a membrane made by Asahi Glass Co., Ltd. under the trademark Flemion.
양이온 교환 성질을 갖는 막의 또다른 예는 이.아이. 듀퐁드 뉴모앤드 컴퍼니가 나피온이란 상표하에 팔고 있는 퍼플루오로설펀산 투과막이다.Another example of a membrane with cation exchange properties is E.I. DuPont Pneumo & Co. is a perfluorosulfonic acid permeable membrane sold under the trademark Nafion.
본 발명의 밀봉체(14)는 가스켓일 수 있다.The seal 14 of the present invention may be a gasket.
프레임(11 및 12)같이, 가스켓은 전해질과 전기분해의 산물에 대해 부식 방지성을 갖는 물질로 만들어져야 한다.Like the frames 11 and 12, the gasket should be made of a material that is corrosion resistant to the electrolyte and the product of electrolysis.
염소와 부식제가 생산될때, 예를들어, 가스켓(14)은 물론, 산, 바닷물, 염소, 수소와 정상 동작 조건에서 전지에 존재하는 부주식제에 대해 실질적으로 불활성이어야 한다.When chlorine and caustic are produced, for example, the gasket 14 must be substantially inert with respect to acid, sea water, chlorine, hydrogen and sub-catalysts present in the cell under normal operating conditions.
가스켓(14)은 부전도성이며 압력을 받은 후에 고체적 저항성과 좋은 봉합성을 물질로 구성되어야 한다.The gasket 14 is non-conductive and should be made of a material that has a solid resistance and good sealability after pressure.
본 발명의 주요 특성은 가스켓(14)의 물질이 탄력이 없거나 실질적으로 영구적으로 변형되어 있을 수 있다는 것이다.The main characteristic of the present invention is that the material of the gasket 14 may be inelastic or substantially permanently deformed.
가스켓(14)이 양호하게는 플루오로카본 중합체 물질로 만들어지며 더욱 양호하게는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 만들어진다.Gasket 14 is preferably made of fluorocarbon polymer material and more preferably made of polytetrafluoroethylene (PTFE).
더블류. 엘.고어 앤드 어소시에이츠, 인코퍼레이티드. 엘크톤, 엠디가 고어-텍스란 상표로 팔고 있는 구멍이 많고 신장된 PTFE로 만들어진 가스켓이 사용된다.W. L. Gore & Associates, Incorporated. Gaskets made of expanded PTFE are used, sold by Elkton and MD under the Gore-Tex brand.
제1도의 가스켓(14)은 셀 조립체에 압력을 가하기 전에 세멘트나 에폭시 같은 접착물에 의해 프레임 부재(12)의 측면(16)에 붙여진다.The gasket 14 of FIG. 1 is attached to the
사용된 세멘트나 에폭시는 전기분해로 생긴 물질에 대해 불활성이다.The cement or epoxy used is inert to the material resulting from the electrolysis.
본 발명의 다른 실시예가 각각 측면(25 및 26)을 갖는 애노드 프레임(21)과 캐소드 프레임(22) 사이에 끼워진 투과막(23)과 사전 압축된 제1가스켓(24)을 보여주는 제2도에 도시된다.Another embodiment of the invention shows in Figure 2 a
제2도에 보이는 막, 사전 압축된 제1가스켓 그리고 전기 프레임의 재료와 구조는 제2도에서 프레임 부재(22)의 측면(26)에 홈(27)이 보인다는 점 이외에 제1도에 설명된 것들과 똑같다.The material and structure of the membrane, the precompressed first gasket and the electrical frame shown in FIG. 2 are described in FIG. 1 except that the grooves 27 are visible on the
전지 프레임(21 및 22)중 측면(25)나 (26)혹은 둘다는 한개 혹은 다수의 홈을 포함할 수 있다는 것이 본 발명의 기술적 사상 범위내에 있다.It is within the technical scope of the present invention that the side surfaces 25 or 26 or both of the battery frames 21 and 22 may include one or a plurality of grooves.
덧붙여서, 제2도는 제2가스켓(28)이 사전 압축되거나 압축안된 상태에서 홈(27)에 끼워진다는 것을 보여준다.In addition, FIG. 2 shows that the
제2가스켓은 제1가스켓과 같은 재료이거나 다른 재료일 수 있다.The second gasket may be the same material as the first gasket or may be a different material.
제1도의 가스켓(14)과 제2도의 가스켓(24 및 28)이 일반적으로 사각형 단면을 갖고 있지만, 향상된 밀봉효과를 얻기 위해 여러 다른 적당한 형태가 사용될 수 있다.Although the gasket 14 of FIG. 1 and the
예를 들어, 가스켓은 단면이 원형이거나 토로이드형일 수 있으며 홈은 일반적으로 코너가 둥근 사각형일수 있다.For example, the gasket may be circular or toroidal in cross section and the groove may be generally rectangular with rounded corners.
홈은 일반적으로 반원이거나 단면이 삼각형으로 보이는 홈 혹은 어떤 다른 바람직한 형태일 수 있다.The grooves may be generally semicircular or grooves that appear triangular in cross section or any other desirable form.
셀 조립체에 압력을 가하기 전에 캐소드 프리임(22)의 측면(26)에 사전 압축된 가스켓(24)을 붙이기 위하여 세멘트나 에폭시 같은 잘 알려진 접착제를 가스켓(28)과 사전 압축된 가스켓(24)의 접촉면(29)에 사용할 수 있다.A well-known adhesive, such as cement or epoxy, may be applied to the
가스켓(24 및 28)이 한 조각이라는 점도 본 발명의 기술 범위안에 있다.It is also within the technical scope of the present invention that the
본 발명의 방법을 수행함에 있어서, 압축되지 않은 가스켓이 필터 압력형 전해조의 캐소드 프레임이나 애노드 프레임의 측면에 접착제로 양호하게 부착된다.In carrying out the method of the present invention, an uncompressed gasket is well adhered with an adhesive to the side of the cathode frame or anode frame of the filter pressure electrolyzer.
그리고나서 전해조 조립체에 사용되는 투과막과 같은 두께와 탄력성을 가진 막이 애노드와 캐소드 프레임과 가스켓 사이에 끼워진다.Then, a membrane having the same thickness and elasticity as the permeable membrane used in the electrolytic cell assembly is sandwiched between the anode and the cathode frame and the gasket.
양호하게 시트나 종이나 프라스틱 일 수 있으며 더 양호하게는 크라프트 종이로 만들어질 수 있다.It may preferably be sheet or paper or plastic and more preferably made of kraft paper.
양호한 생태에서 종이막의 두께는 0.125 내지 0.25mm범위에 있다.In good ecology, the thickness of the paper film is in the range of 0.125 to 0.25 mm.
알려진 소정 수압이나 조이는 수단에 의해 조립체에 가해질 수 있는 압력이나 부하가 전지 조립체에 가해진다.A pressure or load is applied to the battery assembly that may be applied to the assembly by any known hydraulic or tightening means.
가스켓을 원하는 두께로 압력을 가한 후에 종이 시트가 가스켓과 전극 프레임 부재 사이에서 제거된다.After pressing the gasket to the desired thickness, the paper sheet is removed between the gasket and the electrode frame member.
이때에, 가스켓은 사전 압축되며 일반적으로 영구히 변형된다.At this time, the gasket is precompressed and generally deformed permanently.
즉, 압력이 풀린 뒤에도 압력받은 형태로 가스켓은 남아있는다.That is, the gasket remains in a pressurized form after the pressure is released.
일반적으로, 소정의 전해조 염수갭이나 최종 가스켓 두께를 얻기 위해 필요한 최종 압력 부하의 10에서 100퍼센트까지의 압력부하가 가스켓을 사전 압축시키는데 사용된다.Generally, pressure loads of 10 to 100 percent of the final pressure load required to achieve a desired electrolyzer brine gap or final gasket thickness are used to precompress the gasket.
예를들어 2750kPa에서 17240kPa까지의 압력을 사용하여 가스켓을 2.0에서 0.38mm로 압력을 가한다.For example, pressurize a gasket from 2.0 to 0.38 mm using a pressure from 2750 kPa to 17240 kPa.
가스켓과 전극 프레임 사이로부터 종이막을 제거한 후에 종이 시트가 투과막으로 대치된다.After removing the paper film from between the gasket and the electrode frame, the paper sheet is replaced with the permeable film.
그리고나서, 전지 프레임 사이에 있는 투과막과 사전 압축된 가스켓은 액체와 가스가 새지 않는 완전한 셀 조립체를 만들기 위해 압력을 받는다.Then, the permeable membrane and the precompressed gasket between the battery frames are pressurized to create a complete cell assembly that is free of liquid and gas.
가스켓이 이미 압력받은 상태로 있기 때문에, 가스켓변형때문에 생기는 투과막에 가해지는 압력은 무시할 수 있으며, 그리하여, 투과막에 가해지는 손상은 극소화된다.Since the gasket is already under pressure, the pressure applied to the permeable membrane resulting from the gasket deformation can be ignored, thereby minimizing damage to the permeable membrane.
다음 일예는 본 발명을 설명하기 위해 제공된 것이지 제한되지는 않는다.The following examples are provided to illustrate the present invention and are not intended to be limiting.
일예는 투과막을 사용한 필러 프레스형 전해조에서 사전 압축된 가스켓의 사용법을 설명해준다.One example illustrates the use of a precompressed gasket in a filler press electrolyzer using a permeable membrane.
[일예 1]Example 1
0.61×0.61m인 의사(dummy)평판형 전지 틀의 쌍이 고오 텍스 물질로 된 가스켓을 시험하기 위해 사용된다.A pair of dummy flat cell frames, 0.61 x 0.61 m, is used to test gaskets made of high tex material.
12.7×4.76mm 두께의 고오 텍스 물질로 된 로프가 프레임의 한쪽 편평한 측면에 부착된다.Ropes of 12.7 x 4.76 mm thick high-tex material are attached to one flat side of the frame.
로프는 그것의 끝을 밀봉하기 위해 감싸진다.The rope is wrapped to seal the end of it.
어떤 가스켓도 다른 프레임에 부착되지 않는다.No gaskets are attached to the other frame.
두개의 셀 프레임이 0.61×0.61cm의 수력 압착기에 설치된다.Two cell frames are installed on a hydraulic press of 0.61 x 0.61 cm.
약 0.25mm 두께의 크라프트 종이막이 셀 프레임의 주변을 벗어나서 프레임 사이에 설치된다.About 0.25 mm thick kraft paper film is provided between the frames beyond the periphery of the cell frame.
프레임 사이의 가스켓이 처음 약 1380kPa 압력을 받아 약 1.6mm 두께로 사전 압축된다.The gasket between the frames is initially pre-compressed to about 1.6 mm thick under pressure of about 1380 kPa.
그리고나서 전지 프레임은 열리고 크라프트 종이가 제거된다.The battery frame is then opened and the kraft paper is removed.
그리고 번호 324인 나피온 막이 가스켓과 전지 프레임 사이에 설치된다.A Nafion membrane, numbered 324, is installed between the gasket and the battery frame.
그런다음 막이 끼워진 셀 프레임이 다시 함께 입력을 받는다.Then the framed cell frame is again inputted together.
85℃에서 93℃까지의 뜨거운 물이 34에서 103kPa의 내부 전지 압력하에 전지를 감싼다.Hot water from 85 ° C. to 93 ° C. wraps the cell under an internal cell pressure of 34 to 103 kPa.
가스켓 압력을 약 2413kPa에서 일정하게 유지하기 위해 압착기의 수압이 내부 압력에 비례하여 증가된다.In order to keep the gasket pressure constant at about 2413 kPa, the pressure of the presser is increased in proportion to the internal pressure.
시험은 140시간동안 지속된다.The test lasts 140 hours.
어떤 주출도 허용되지 않는다.No infusion is allowed.
그리고나서 전지는 닫혀지며 검사가 시작된다.The battery then closes and the test begins.
막은 가스켓 주위에 끼워지거나 얇아짐이 없어야 한다.The membrane shall be free from thinning or gasketing around the gasket.
[비교예 A]Comparative Example A
10cmd×10cm의 평편형 전지틀 쌍이 고오 텍스로 된 압력받지 않은 가스켓을 시험하기위해 사용된다.A flat pair of 10cmd × 10cm flat cells is used to test the unreinforced gasket of high tex.
고오 텍스로 된 폭 9.5mm×두께 3.2mm인 줄이 프레임의 한쪽 측면에 부착된다.A high 9.5mm wide x 3.2mm thick string is attached to one side of the frame.
그 줄은 그 끝을 밀봉하기 위해 감싸진다.The string is wrapped to seal the end.
어떤 가스켓도 다른쪽 프레임에 부착되지 않는다.No gasket is attached to the other frame.
나피온 324막이 프레임 사이에 설치된다.The Nafion 324 membrane is installed between the frames.
두개의 전지 프레임이 수력 압착기의 플래튼 사이에서 압력을 받는다.Two cell frames are pressurized between the platens of the hydraulic press.
90℃의 뜨거운 물이 34에서 207kPa의 압력하에 전지를 둘러싼다.Hot water at 90 ° C. surrounds the cell under a pressure of 34 to 207 kPa.
누출을 멈추게 하기 위해 가스켓 압력을 3447 내지 4137kPa로 유지하기 위해 수압력이 내부 압력에 비례하여 증가한다.The water pressure increases in proportion to the internal pressure to maintain the gasket pressure at 3447-4137 kPa to stop the leak.
이 시험은 48시간 계속된다.This test lasts 48 hours.
그리고나서 전지 프레임은 열려지고 가스켓과 투과막이 검사를 받는다.The cell frame is then opened and the gasket and permeable membrane are inspected.
가스켓에 압력을 가한채 막의 면적이 외부로 나가는 것과 얇게 되는 관찰한다.With the pressure applied to the gasket, observe the area of the membrane going out and thinning out.
[일예 2]Example 2
네개의 사각형 평판형 전지 프레임으로 구성되는 전해조는 다음처럼 가스켓된다.An electrolyzer consisting of four rectangular flat plate cell frames is gasketed as follows.
지름이 6.35mm인 고오 텍스로 된 끈이 전지 프레임의 캐소드 쪽에 위치한 6.35mm 홈에 부착된다.A gore-tex strap, 6.35 mm in diameter, is attached to the 6.35 mm groove located on the cathode side of the battery frame.
그 끝은 홈속으로 압축되어 들어가서 고오 텍스로 된 윗면이 셀 프레임 측면과 같은 높이가 된다.The end is compressed into the groove so that the top of the gotex is flush with the side of the cell frame.
그리고나서 고오 텍스로 된 폭 12.7mm×두께 4.76mm의 끈이 지름 6.35mm 끈의 윗면 중앙에 부착되며 전 캐소드 가스켓면 주위로 연장된다.A string of 12.7 mm wide by 4.76 mm thick with a high tex is then attached to the center of the top of the 6.35 mm diameter string and extends around the entire cathode gasket face.
그 끈은 끝을 밀봉하기 위해 감싸진다.The string is wrapped to seal the end.
어떤 가스켓도 셀 프레임의 애노드 쪽에 놓이지 않는다.No gaskets are placed on the anode side of the cell frame.
셀 프레임 주변을 넘어 뻗어나가는 두께 약 0.25mm인 크라프트 종이막이 각 셀 프레임의 애노드 쪽에 테이블를 붙여서 부착된다.A kraft paper film about 0.25 mm thick that extends beyond the cell frame is attached to the anode side of each cell frame by attaching a table.
종이막이 부착된 막혀진 셀 프레임이 수압기의 두 플래튼 사이에서 셀 스키드에 한번에 하나씩 설치된다.A closed cell frame with a sheet of paper attached is installed one at a time on the cell skid between the two platens of the hydraulic press.
두 전지들은 수력 실린더에서 8274kPa 압력으로 압력을 받는데(압착기에서 42676kg) 그 압력은 가스켓에 가해진 3723kPa 압력과 같다.Both cells are pressurized at 8274 kPa in the hydraulic cylinder (42676 kg in the press), which equals the 3723 kPa applied to the gasket.
12.7mm 고오 텍스 끈은 압력을 받아 최초 폭 12.7mm×두께 4.76mm에서 폭 15.9mm×두께 1.6mm의 가스켓으로 된다.The 12.7mm Goo-Tex strap is pressurized into a gasket that is initially 12.7mm wide by 4.76mm thick and 15.9mm wide by 1.6mm thick.
그리고나서 수압력이 풀어진다. 셀 프레임은 펼쳐져서 종이막이 제거된다. 그런다음 NO.324인 나피온막이 인접한 셀 프레임 사이에 설치된다. 막이 설치된 후에 셀 프레임은 다시 수력 실린더에서 약 11377kPa의 압력을 받는다. 애놀라이트와 캐솔라이트가 셀을 통해 둘러싸이며 전력이 전해조에 에너지를 공급하기 위해 켜진다. 셀은 90℃의 온도와 34에서 138kPa까지의 내부 압력 범위에서 작동된다.Then the water pressure is released. The cell frame is unfolded to remove the paper film. Then, Nafion membrane, NO.324, is installed between adjacent cell frames. After the membrane is installed, the cell frame is again subjected to a pressure of about 11377 kPa in the hydraulic cylinder. Anodolite and cathode light are surrounded by the cell and power is turned on to energize the electrolyzer. The cell is operated at a temperature of 90 ° C. and an internal pressure range of 34 to 138 kPa.
압축기의 수력 실린더 압력은 11377에서 15169kPa까지 가스켓 누출을 막기 위해 변화한다. 가스켓 두께는 1.27mm에9서 0.76mm까지 변한다. 평균 가스켓 압력은 약 3447kPa에서 유지된다.The hydraulic cylinder pressure of the compressor varies from 11377 to 15169 kPa to prevent gasket leaks. Gasket thickness varies from 1.27 mm to 9 to 0.76 mm. The average gasket pressure is maintained at about 3447 kPa.
여덟달동안의 가동중, 셀 수정과 투과막 교체를 하는데 전해조는 다섯번 가동 중지되었다. 사용된 가스켓은 각 가동 중지 동안은 셀로부터 떼어내지며 눈으로 검사를 받는다. 가스켓이나 막에 어떤 손상도 보이지 않을지라도 새 가스켓이 각 가동 중지 후에상기 과정에 따라 설치되었다.During eight months of operation, the cell was shut down five times with cell modifications and permeable membrane replacement. Used gaskets are removed from the cell during each shutdown and visually inspected. A new gasket was installed following the procedure above after each shutdown, although no damage was seen to the gasket or membrane.
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