NL1013630C2 - Cell element for use in a device for carrying out an electrolysis, device to be used for this purpose, and a method for carrying out such an electrolysis. - Google Patents
Cell element for use in a device for carrying out an electrolysis, device to be used for this purpose, and a method for carrying out such an electrolysis. Download PDFInfo
- Publication number
- NL1013630C2 NL1013630C2 NL1013630A NL1013630A NL1013630C2 NL 1013630 C2 NL1013630 C2 NL 1013630C2 NL 1013630 A NL1013630 A NL 1013630A NL 1013630 A NL1013630 A NL 1013630A NL 1013630 C2 NL1013630 C2 NL 1013630C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- space
- cell element
- anolyte
- catholyte
- electrolysis
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
- C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
- C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
- C25B9/77—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type having diaphragms
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Description
ΜΜ
Korte aanduiding: Cel element om te worden toegepast in een inrichting voor het uitvoeren van een elektrolyse, daartoe te gebruiken inrichting, alsmede een werkwijze voor het uitvoeren van een dergelijke elektrolyse.Brief designation: Cell element for use in a device for carrying out an electrolysis, device to be used for that purpose, and a method for carrying out such an electrolysis.
55
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een celelement om te worden toegepast in een inrichting voor het uitvoeren van een elektrolyse van een chlorideverbinding, in welke inrichting meerdere elektrolysecellen elektrisch in serie zijn geschakeld, welke 10 cellen het celelement, een bipolaire elektrode en een diafragma of een semi-permeabel membraan omvatten, waarbij het celelement is voorzien van een elektrolytruimte en een elektroderuimte. De onderhavige uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting voor het uitvoeren van een elektrolyse van een chlorideverbinding, in welke inrichting meerdere 15 elektrolysecellen elektrisch in serie zijn geschakeld, welke cellen bestaan uit een celelement, dat van een elektrolytruimte en een elektroderuimte is voorzien, een bipolaire elektrode en een diafragma of een semi-permeabel membraan, welke cellen zijn omgeven door een omhulling met twee kopse platen. De onderhavige uitvinding heeft bovendien betrekking op een 20 werkwijze voor het uitvoeren van een elektrolyse van een chlorideverbinding in een elektrolyse-inrichting.The present invention relates to a cell element for use in a device for performing an electrolysis of a chloride compound, in which device a plurality of electrolysis cells are electrically connected in series, the cells comprising the cell element, a bipolar electrode and a diaphragm or a diaphragm semipermeable membrane, wherein the cell element is provided with an electrolyte space and an electrode space. The present invention further relates to a device for carrying out an electrolysis of a chloride compound, in which device a plurality of electrolysis cells are electrically connected in series, which cells consist of a cell element, which is provided with an electrolyte space and an electrode space, a bipolar electrode and a diaphragm or a semi-permeable membrane, which cells are surrounded by an envelope with two end plates. The present invention furthermore relates to a method for carrying out an electrolysis of a chloride compound in an electrolyser.
Het celelement zoals vermeld in de aanhef is op zich bekend uit de ten name van de onderhavige aanvrager eerder ingediende Europese octrooiaanvrage 0 958 407. Het daarin toegepaste celelement wordt 25 gekarakteriseerd doordat de kathoderuimte in directe verbinding is met de katholytruimte, welke katholytruimte tevens dient als afvoer van waterstofgas, en doordat de anoderuimte in directe verbinding is met de anolytruimte, welke anolytruimte dient als afvoer van chloorgas, waarbij er geen verbinding is tussen de katholytruimte en de anolytruimte. Een 30 dergelijke constructie zorgt ervoor dat tijdens het uitvoeren van de elektrolyse het aan de kathode gevormde waterstofgas de kathoderuimte kan verlaten via de aan de bovenzijde gelegen opening hiervan. Het aldus uit de kathoderuimte naar de katholytruimte getransporteerde waterstofgas, welk waterstofgas zich verzamelt in de ruimte gelegen boven het niveau 35 van de katholytvloei stof, zorgt ervoor dat via aan de onderzijde gelegen opening "vers" katholyt in de kathoderuimte wordt gezogen. Dit proces wordt ook wel omschreven als de "bellenpomp". Het aldus verse katholytmateriaal i-V? 1013630 » ' 2 wordt vervolgens in de kathoderuimte omgezet tn waterstofgas, welk gas de kathoderuimte verlaat via de aan de bovenzijde gelegen opening. Het toepassen van twee openingen zorgt in de kathoderuimte voor een continue toevoer van vers uitgangsmateriaal en een continue afvoer van reactie-5 producten. Een dergelijke constructie is ook toegepast bij de anoderuimte en de anolytruimte. Deze Europese octrooiaanvrage 0 958 407 is bovendien te beschouwen als een verdere ontwikkeling van het tevens ten name van onderhavige aanvragers verleende Europees octrooi 0 427 340.The cell element as stated in the preamble is known per se from European patent application 0 958 407 previously filed in the name of the present applicant. The cell element used therein is characterized in that the cathode space is in direct connection with the catholyte space, which catholyte space also serves as discharge of hydrogen gas, and because the anode space is in direct connection with the anolyte space, which anolyte space serves as a discharge of chlorine gas, whereby there is no connection between the catholyte space and the anolyte space. Such a construction ensures that during the electrolysis the hydrogen gas formed at the cathode can leave the cathode space through its top opening. The hydrogen gas thus transported from the cathode space to the catholyte space, which hydrogen gas collects in the space located above the level of the catholyte liquid, ensures that "fresh" catholyte is drawn into the cathode space via the opening located at the bottom. This process is also referred to as the "bubble pump". The thus fresh catholyte material i-V? 10136302 is then converted to hydrogen gas in the cathode space, which gas leaves the cathode space through the opening located at the top. The use of two openings ensures in the cathode space a continuous supply of fresh starting material and a continuous discharge of reaction products. Such a construction has also been used in the anode space and the anolyte space. Moreover, this European patent application 0 958 407 can be regarded as a further development of the European patent 0 427 340, also granted in the name of the present applicants.
Verder heeft het Duitse Offenlegungsschrift 36 03 254 10 betrekking op een celraam dat is samengesteld uit een kathodegasdeel en een anodegasdeel, welke delen met het elektrolyseceldeel via een verbindingsopening in verbinding staan.Furthermore, German Offenlegungsschrift 36 03 254 10 relates to a cell window composed of a cathode gas part and an anode gas part, which parts communicate with the electrolysis part via a connecting opening.
De uit het Amerikaans octrooi schrift 4.371.433 bekende elektrochemische cel heeft als doelstelling het verminderen c.q. 15 verhinderen van parasitaire elektrische stroom via de elektrolyt parallel aan het eigenlijke elektrolyseproces tussen kathode en anode. Deze doelstelling wordt in dit Amerikaans octrooi schrift bereikt door een geleidende vloeistof(elektrolyt)onderbreking tussen elektroderuimte en de andere compartimenten door middel van een vrije vloeistofval naar een 20 wezenlijk lager gelegen vloeistofniveau. Voor de onderhavige aanvrage is daarentegen geen pompsysteem nodig om de verhoogde potentiële druk te realiseren ten einde de vrije val mogelijk te maken.The electrochemical cell known from US patent 4,371,433 has the object of reducing or preventing parasitic electric current via the electrolyte parallel to the actual electrolysis process between cathode and anode. This object is achieved in this US patent by a conductive liquid (electrolyte) interruption between electrode space and the other compartments by means of a free liquid drop to a substantially lower liquid level. For the present application, on the other hand, a pumping system is not necessary to realize the increased potential pressure in order to allow the free fall.
Het Britse octrooi schrift 761.823 heeft betrekking op een bipolaire elektrolyse-inrichting waarbij gebruik wordt gemaakt van 25 externe pompen om de elektrolyten over een "hoge" drempel te persen in de vrijwel lege ontgasserkamers, zodat aldus sprake is van een onderbreking tussen elektroderuimte en de andere compartimenten.British Patent 761,823 relates to a bipolar electrolyser using 25 external pumps to press the electrolytes over a "high" threshold in the nearly empty degassing chambers, thus interrupting the electrode space from the other compartments.
De onderhavige uitvinders hebben uitvoerig onderzoek uitgevoerd naar het verbeteren van de reeds volgens de stand van de 30 techniek bekende inrichtingen voor het uitvoeren van een elektrolyse, in het bijzonder het hierin toepasbare celelement. Gevonden is dat gedurende het elektrolyseproces de waterige stroom van verzadigde pekeloplossing, die aan een van de kopse zijden van de omhulling wordt toegevoerd, in de richting van de afvoer van het tijdens het elektrolyseproces gevormde 35 chloorgas in concentratie chlorideverbinding afneemt. Dit betekent dat aan de kopse zijde van de omhulling, waar de afvoer van het gevormde chloorgas plaatsvindt, een pekeloplossing wordt waargenomen waarvan de 1013630 '» ï 3 concentratie chlorideverbinding ver beneden de verzadigingsconcentratie ligt. Een dergelijke afname is het natuurlijke gevolg van de vorming van chloorgas. Doordat de concentratie chlorideverbinding in de richting van de kopse zijde waar de afvoer van het chloorgas plaatsvindt, steeds minder 5 wordt, zal dientengevolge het rendement van de totale inrichting negatief worden beïnvloed.The present inventors have conducted extensive research to improve the devices already known according to the state of the art for carrying out electrolysis, in particular the cell element applicable herein. It has been found that during the electrolysis process, the aqueous flow of saturated brine solution supplied to one of the end faces of the casing decreases in the chloride compound concentration direction towards the discharge of the chlorine gas formed during the electrolysis process. This means that a brine solution whose concentration of chloride compound is far below the saturation concentration is observed on the head side of the casing where the chlorine gas formed takes place. Such a decrease is the natural consequence of the formation of chlorine gas. As the concentration of the chloride compound in the direction of the end face where the discharge of the chlorine gas takes place becomes less and less, the efficiency of the entire device will consequently be adversely affected.
Het doel van de onderhavige uitvinding is aldus het verschaffen van een cel element, alsmede een inrichting en een werkwijze voor het uitvoeren van een elektrolyse van een chlorideverbinding waarbij 10 het rendement ten opzichte van de volgens de stand van de techniek bekende inrichtingen is verhoogd.The object of the present invention is thus to provide a cell element, as well as a device and a method for carrying out an electrolysis of a chloride compound, wherein the efficiency is increased compared to the devices known from the prior art.
Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een celelement, inrichting alsmede werkwijze voor het uitvoeren van een elektrolyse van een chlorideverbinding waarbij zonder 15 complexe aanpassingen een duurzame constructie wordt verkregen.Another object of the present invention is to provide a cell element, device and method for performing an electrolysis of a chloride compound, whereby a durable construction is obtained without complex adaptations.
Een ander doel van de onderhavige uitvinding is bovendien te voorzien in een celelement, inrichting alsmede werkwijze voor het uitvoeren van een elektrolyse van een chlorideverbinding waarbij het optreden van lekkage van het elektrolyt uit de elektrolysecel wordt 20 voorkomen. Bovendien is het gewenst een elektrolyse-inrichting toe te passen waarbij van aparte ontgassingsbuizen, zoals reeds bekend uit het Europese octrooi 0 427 340, kan worden afgezien.Furthermore, another object of the present invention is to provide a cell element, device and method for carrying out an electrolysis of a chloride compound in which the occurrence of leakage of the electrolyte from the electrolytic cell is prevented. In addition, it is desirable to use an electrolysis device which can be dispensed with separate degassing tubes, as already known from European patent 0 427 340.
Het celelement zoals vermeld in de aanhef wordt volgens de onderhavige uitvinding gekenmerkt doordat de elektrolytruimte en de 25 elektroderuimte in directe verbinding staan, waarbij de elektrolytruimte door een scheidingselement is onderverdeeld in een eerste en tweede elektrolytkamer.The cell element as mentioned in the preamble according to the present invention is characterized in that the electrolyte space and the electrode space are in direct connection, the electrolyte space being divided by a separating element into a first and second electrolyte chamber.
De toepassing van een dergel ijk scheidingselement zorgt ervoor dat binnen de inrichting voor het uitvoeren van de elektrolyse 30 aparte vloeistofstromen worden gecreëerd, welke aparte vloei stofstromen een bij voorkeur zo hoog mogelijke concentratie chlorideverbinding bezitten.The use of such a separating element ensures that separate liquid flows are created within the device for carrying out the electrolysis, which separate liquid flows have a preferably highest concentration of chloride compound.
In een bijzondere uitvoeringsvorm van het onderhavige celelement is het gewenst dat het scheidingselement integraal is 35 vormgegeven met het celelement.In a special embodiment of the present cell element, it is desirable that the separating element is designed integrally with the cell element.
Een dergelijke integrale constructie van het scheidingselement verlaagt de kans op lekkage aanzienlijk. Bovendien is 1013630 «rr/ 4 een dergelijk celelement eenvoudig door spuitgieten te vervaardigen zodat van aanvullende verbindingsconstructies kan worden afgezien.Such an integral construction of the separating element considerably reduces the risk of leakage. Moreover, such a cell element can be simply injection-molded so that additional connecting structures can be dispensed with.
De elektrolytruimte van het onderhavige celelement is 'met name te beschouwen als een anolytruimte, welke anolytruimte door 5 toepassing van een anolytscheidingselement is onderverdeeld in een eerste en tweede anolytkamer, waarbij het in een bijzondere uitvoeringsvorm de voorkeur verdient dat het volume van de eerste anolytkamer gelijk aan of groter is dan het volume van de tweede anolytkamer.The electrolyte space of the present cell element can be regarded in particular as an anolyte space, which anolyte space is divided by the use of an anolyte separating element into a first and second anolyte chamber, wherein in a special embodiment it is preferred that the volume of the first anolyte chamber is equal on or greater than the volume of the second anolyte chamber.
De anolytruimte dient als afvoer van chloorgas, zodat 10 ten gevolge van de hoge concentratie chlorideverbinding in de elektrolyse-cel, het gewenst is dat het volume van de eerste anolytkamer groter is dan het volume van de tweede anolytkamer. De eerste anolytkamer dient voornamel ijk voor het afvoeren van chloorgas, terwijl de tweede anolytkamer met name is voorzien van waterige vloei stofstromen.The anolyte space serves as a discharge of chlorine gas, so that due to the high concentration of chloride compound in the electrolysis cell, it is desirable that the volume of the first anolyte chamber is larger than the volume of the second anolyte chamber. The first anolyte chamber mainly serves for the discharge of chlorine gas, while the second anolyte chamber is in particular provided with aqueous liquid flows.
15 De elektrolytruimte van het onderhavige celelement is bovendien bij voorkeur ook een. katholytruimte, welke katholytruimte onder toepassing van een katholytscheidingselement is onderverdeeld in een eerste en tweede katholytkamer, waarbij het volume van de eerste katholytkamer gelijk aan of kleiner dan het volume van de tweede katholytkamer is.Moreover, the electrolyte space of the present cell element is preferably also one. catholyte space, which catholyte space is divided into a first and second catholyte chamber using a catholyte separating element, the volume of the first catholyte chamber being equal to or less than the volume of the second catholyte chamber.
20 De katholytruimte dient als afvoer van waterstofgas, waarbij de eerste katholytruimte kan worden beschouwd als een kamer waar in het waterstofgas wordt verzameld, terwijl de tweede katholytkamer is te beschouwen als een kamer waarin de waterige vloeistofstromen zich bevinden.The catholyte space serves as a discharge of hydrogen gas, the first catholyte space being regarded as a chamber in which the hydrogen gas is collected, while the second catholyte chamber can be regarded as a chamber in which the aqueous liquid flows are located.
25 Het verdient verder de voorkeur het celelement uit één geheel op te bouwen zodat de dimensie-stabil iteit is gewaarborgd. Eventuele spanningen zullen aldus niet tot lekkage leiden, hetgeen een van de doelstellingen volgens de onderhavige uitvinding is. Daarnaast zijn dergelijke cel elementen eenvoudig en met grote nauwkeurigheid te 30 vervaardigen. Het verdient met name de voorkeur dat de geometrie van het celelement een rechthoekige vorm heeft waarbij het deel dat de anolytruimte vormt en het deel dat de katholytruimte vormt, een P-vormige structuur bezitten, waarbij de beide P-vormige structuren in het celelement aanwezig zijn en van elkaar zijn gescheiden door een tussenstuk en de ruimte van 35 de bipolaire elektrode. Aldus kan met een geringe hoeveelheid vloeistof in de anolyt- respectievel ijk katholytruimte de gewenste bellenpompfunctie tot stand worden gebracht. In het bijzonder bezit zowel de anolytruimte /tv 1 0 1 3 630 •. » 5 als de katholytruimte een P-vormige geometrie, welke P-vormige geometrie is gevormd door een tussenstuk dat deel uitmaakt van de eerste anolyt-respectievel ijk katholytruimte en de ruimte van de bipolaire elektrode.It is further preferable to construct the cell element in one piece, so that the dimensional stability is ensured. Thus, any stresses will not lead to leakage, which is one of the objects of the present invention. In addition, such cell elements can be manufactured easily and with great accuracy. It is particularly preferable that the geometry of the cell element has a rectangular shape with the part forming the anolyte space and the part forming the catholyte space having a P-shaped structure, the two P-shaped structures being present in the cell element and are separated from each other by a spacer and the space of the bipolar electrode. Thus, the desired bubble pump function can be accomplished with a small amount of liquid in the anolyte or catholyte space. In particular, both the anolyte space / TV has 1 0 1 3 630 •. As the catholyte space, a P-shaped geometry, which P-shaped geometry is formed by a spacer forming part of the first anolyte-respective catholyte space and the space of the bipolar electrode.
In een bijzondere uitvoeringsvorm van de onderhavige 5 uitvinding verdient het de voorkeur dat de bipolaire elektrode in een cel element is geïntegreerd, waarbij het met name de voorkeur verdient dat voor een directe verbinding tussen de elektrolytruimte en de elektrode-ruimte het tussenstuk is voorzien van een afvoerkanaal, welk afvoerkanaal een verbinding vormt tussen de elektroderuimte en de eerste elektrolyt-10 kamer, waarbij geen verbinding aanwezig is tussen katholytruimte en anolytruimte.In a special embodiment of the present invention it is preferred that the bipolar electrode is integrated in a cell element, it being particularly preferred that for a direct connection between the electrolyte space and the electrode space the intermediate piece is provided with a drain, which drain forms a connection between the electrode space and the first electrolyte chamber, wherein no connection is present between catholyte space and anolyte space.
Een dergelijke bijzondere uitvoeringsvorm van het onderhavige celelement maakt het mogelijk dat twee afzonderlijke celelementen volgens een sandwich-constructie met el kaar worden verbonden, 15 waarbij tussen elk celelement een diafragma of een semi-permeabel membraan is aangebracht. Een dergelijk diafragma of semi-permeabel membraan vertegenwoordigt bovendien een aanvullende functie als pakking, zodat de kans op lekkage is geminimaliseerd. Voor nadere gegevens van een dergelijke constructie wordt verwezen naar de bijgevoegde figuren.Such a special embodiment of the present cell element makes it possible to connect two separate cell elements according to a sandwich construction, wherein a diaphragm or a semi-permeable membrane is arranged between each cell element. Moreover, such a diaphragm or semi-permeable membrane represents an additional function as a gasket, so that the chance of leakage is minimized. For further details of such a construction, reference is made to the attached figures.
20 In een bijzondere uitvoeringsvorm is het onderhavige celelement voorzien van een uitsparing waarin de bipolaire elektrode plaatsbaar is, welke uitsparing rondom is voorzien van rillen.In a special embodiment, the present cell element is provided with a recess in which the bipolar electrode can be placed, which recess is provided with ridges all around.
Het toepassen van rillen zorgt voor een goede afdichting van de bipolaire elektrode in de uitsparing van een celelement waardoor 25 lekkage van de vloeistof, die in de kathoderuimte aanwezig is, naar de anoderuimte, en vice versa, wordt voorkomen. Bij voorkeur zijn dergelijke rillen ook aanwezig op het celelement om de fixatie en afdichting van het diafragma of semi-permeabel membraan met het celelement te waarborgen.The use of ridges ensures a good sealing of the bipolar electrode in the recess of a cell element, thereby preventing leakage of the liquid, which is present in the cathode space, to the anode space, and vice versa. Preferably, such ridges are also present on the cell element to ensure fixation and sealing of the diaphragm or semi-permeable membrane with the cell element.
De onderhavige uitvinding heeft verder betrekking op 30 een inrichting voor het uitvoeren van een elektrolyse van een chloride-verbinding waarin meerdere elektrolysecellen elektrisch in serie zijn geschakeld, welke cellen bestaan uit een celelement, dat van elektrolytruimte en een elektroderuimte is voorzien, een bipolaire elektrode en een diafragma of een semi-permeabel membraan, waarbij de cellen zijn omgeven 35 door een omhulling met twee kopse platen, welke inrichting volgens de onderhavige uitvinding wordt gekenmerkt doordat één of meer celelementen zoals hiervoor beschreven zijn toegepast.The present invention further relates to a device for carrying out an electrolysis of a chloride compound in which a plurality of electrolysis cells are electrically connected in series, which cells consist of a cell element provided with an electrolyte space and an electrode space, a bipolar electrode and a diaphragm or a semi-permeable membrane, wherein the cells are surrounded by a two-head plate enclosure, the device according to the present invention characterized in that one or more cell elements as described above are used.
, @ H01 3 630 6, @ H01 3 630 6
In een dergelijke inrichting verdient het met name de voorkeur dat de elektrolysecellen zodanig in serie zijn geschakeld dat de kathoderuimte en anoderuimte afwisselend zijn aangebracht.In such an arrangement it is particularly preferred that the electrolysis cells are connected in series such that the cathode space and anode space are arranged alternately.
Voor het tot stand brengen van een hoge concentratie 5 chlorideverbinding in de waterige vloeistofstromen verdient het de voorkeur dat in de onderhavige inrichting de scheidingselementen van de in serie geplaatste elektrolysecellen een zich over de lengte van de inrichting uitstrekkend scheidingsschot vormen, waarbij zowel de zich over de lengte van de inrichting uitstrekkende katholytruimte als anolytruimte 10 is op te vatten als een aaneenschakeling van eerste en tweede katholyt-respectievelijk anolytruimtes, gescheiden door een katholytscheidings-respectievelijk anolytscheidingselement.In order to achieve a high concentration of chloride compound in the aqueous liquid streams, it is preferable in the present device that the separating elements of the series-mounted electrolytic cells form a separating partition extending along the length of the device, wherein both the length of the device extending catholyte space as anolyte space 10 can be regarded as a concatenation of first and second catholyte or anolyte spaces, separated by a catholyte-separating-anolyte-separating element.
Het handhaven van een hoge concentratie chlorideverbinding in de waterige stromen van de onderhavige uitvinding wordt in 15 het bijzonder gerealiseerd doordat ter hoogte van de kopse zijde van de omhulling, waar afvoer van het in het elektrolyseproces gevormde chloorgas plaatsvindt, een doseringsorgaan is aangebracht, in welk orgaan een verrijking met chlorideverbinding van de zich in de elektrolysecel bevindende waterige stroom plaatsvindt.The maintenance of a high concentration of chloride compound in the aqueous streams of the present invention is achieved in particular in that at the head side of the envelope, where discharge of the chlorine gas formed in the electrolysis process takes place, a dosing member is provided, in which an enrichment with chloride compound of the aqueous current contained in the electrolysis cell takes place.
20 In bepaalde uitvoeringsvormen verdient het de voorkeur dat het doseringsorgaan binnen de omhulling is aangebracht. In een dergelijke uitvoeringsvorm wordt een inrichting verkregen waarbij van externe afvoer- en aanvoerleidingen kan worden afgezien zodat een compacte opstelling wordt verkregen, behalve dat een toevoerorgaan voor de 25 chlorideverbinding is vereist.In certain embodiments, it is preferable that the dosing member be disposed within the enclosure. In such an embodiment, an apparatus is provided in which external discharge and supply lines can be dispensed with so that a compact arrangement is obtained, except that a feeder for the chloride compound is required.
In een bijzondere uitvoeringsvorm verdient het echter de voorkeur dat het doseringsorgaan zich buiten de omhulling bevindt.In a special embodiment, however, it is preferable that the dosing member is outside the casing.
Volgens een dergelijke constructie dient de waterige vloei stofstroom naar een uitwendig doseringsorgaan te worden geleid, in 30 welk doseringsorgaan een verrijking met chlorideverbinding van de ingaande waterige stroom plaatsvindt. Vervolgens wordt de met chlorideverbinding verrijkte waterige stroom terug geleid naar de inrichting zodat de gewenste hoge concentratie chlorideverbinding wordt gerealiseerd.According to such a construction, the aqueous liquid stream is to be fed to an external dosing member, in which dosing means an enrichment with chloride compound of the incoming aqueous stream takes place. Subsequently, the aqueous chloride enriched with chloride compound is returned to the device so that the desired high concentration of chloride compound is achieved.
De onderhavige uitvinding heeft bovendien betrekking 35 op een werkwijze voor het uitvoeren van elektrolyse van een chlorideverbinding in een elektrolyse-inrichting, welke werkwijze volgens de 101 3 630 *Cfr 7 onderhavige uitvinding wordt gekenmerkt doordat de elektrolyse in de hiervoor genoemde inrichting wordt uitgevoerd.The present invention furthermore relates to a method for carrying out electrolysis of a chloride compound in an electrolysis device, which method according to the present invention is characterized in that the electrolysis is carried out in the aforementioned device.
De werkwijze volgens de onderhavige uitvinding wordt verder gekenmerkt doordat de elektrolysecellen zodanig elektrisch in serie 5 zijn geschakeld dat zich zowel in de eerste als in de tweede electrolyt-kamer een vloei stofstroom van de waterige oplossing van de chloride-verbinding bevindt, waarbij de stromingsrichting hiervan tegengesteld is.The method of the present invention is further characterized in that the electrolytic cells are electrically connected in series 5 such that a liquid stream of the aqueous solution of the chloride compound is present in both the first and second electrolyte chambers, the flow direction thereof is opposite.
Volgens een dergelijke werkwijze zal aan de ene kopse zijde van de omhulling een vloei stofstroom ontstaan in de richting van 10 de kopse zijde waar het chloorgas wordt afgevoerd. Aan deze kopse zijde zal een verrijking met chlorideverbinding plaatsvinden waarna de waterige stroom met verhoogde concentratie in de richting van de kopse zijde van stromen. Aldus ontstaat er in de omhulling een continue stroom van waterige oplossing waarin een zo hoog mogel i jke chi orideconcentratie is gewaarborgd, 15 hetgeen het rendement van de onderhavige inrichting wezenlijk verhoogt ten opzichte van de reeds volgens de stand van de techniek bekende inrichtingen. De onderhavige uitvinding zal hierna aan de hand van een aantal tekeningen nader worden besproken, waarbij echter moet worden opgemerkt dat de onderhavige uitvinding in geen geval is beperkt tot 20 dergelijke bijzondere tekeningen.According to such a method, a liquid flow will form on the one end of the enclosure in the direction of the end of the side where the chlorine gas is discharged. On this end side, an enrichment with chloride compound will take place, after which the aqueous stream with increased concentration flows in the direction of the end side. Thus, a continuous flow of aqueous solution is created in the casing, in which the highest possible concentration of chloride is ensured, which substantially increases the efficiency of the present device compared to the devices already known according to the prior art. The present invention will be discussed in more detail below with reference to a number of drawings, it being noted, however, that the present invention is by no means limited to such special drawings.
Figuur 1 is een schematische weergave van een bijzondere uitvoeringsvorm van het onderhavige celelement.Figure 1 is a schematic representation of a special embodiment of the present cell element.
Figuur 2 is een bijzondere uitvoeringsvorm van de onderhavige inrichting waarin het celelement volgens figuur 1 is opgenomen. 25 Figuur 3 is een bijzondere uitvoeringsvorm van het onderhavige celelement.Figure 2 is a special embodiment of the present device in which the cell element according to Figure 1 is incorporated. Figure 3 is a special embodiment of the present cell element.
Figuur 4 is een bijzondere uitvoeringsvorm van het onderhavige celelement.Figure 4 is a special embodiment of the present cell element.
In figuur 1 is het onderhavige celelement weergegeven 30 met verwijzingscijfer 11. Het onderhavige celelement 11 omvat een eerste anolytkamer 1, een tweede anolytkamer 2, een eerste katholytkamer 7, een tweede katholytkamer 10, waarbij het anolytscheidingselement met verwijzingscijfer 3 is aangeduid, het katholytscheidingselement met verwijzingscijfer 9. De tweede anolytkamer 2 omvat een opening 5 zodat 35 tweede anolytkamer 2 in verbinding staat met elektroderuimte 6 waarin een bipolaire elektrode (niet weergegeven) plaatsbaar is. Tengevolge van de elektrolyse die zich afspeelt in elektroderuimte 6 ontstaat chloorgas (101 3 6 30 δ » (niet weergegeven), welk chloorgas zich via opening 4 verplaatst naar eerste anolytkamer 1. Uit figuur 1 is bovendien duidelijk waarneembaar dat eerste anolytkamer 1 onder toepassing van tussenstuk 8 is gescheiden van eerste katholytkamer 7.In Figure 1, the present cell element is indicated by reference numeral 11. The present cell element 11 comprises a first anolyte chamber 1, a second anolyte chamber 2, a first catholyte chamber 7, a second catholyte chamber 10, the anolyte separating element being indicated with reference numeral 3, the catholyte separating element with reference numeral 9. The second anolyte chamber 2 comprises an opening 5 so that the second anolyte chamber 2 communicates with the electrode space 6 in which a bipolar electrode (not shown) can be placed. As a result of the electrolysis that takes place in electrode space 6, chlorine gas (101 3 6 30 δ »(not shown) is formed, which chlorine gas moves via opening 4 to first anolyte chamber 1. Moreover, from figure 1 it is clearly visible that first anolyte chamber 1 using intermediate piece 8 is separated from first catholyte chamber 7.
5 In figuur 2 is schematisch de onderhavige inrichting met verwijzingscijfer 12 aangegeven. Het in figuur 1 schematisch weergegeven celelement 11 is in inrichting 12 hierin opgenomen waarbij bipolaire elektrode 18 is te beschouwen als een negatieve elektrode 16 en een positieve elektrode 17. Elektrolyse-inrichting 12 is te beschouwen 10 als een aantal in serie geschakelde celelementen 23, 11, 14, 24, waarbij tussen celelementen 14 en 24 een diafragma of semi-permeabel membraan 19 is aangebracht. Een soortgelijke constructie is van toepassing tussen celelement 11 en celelement 23. In figuur 2 is schematisch de stromings-richting van de waterige oplossing in de eerste anolytruimtes 1 en tweede 15 anolytruimtes 2 door middel van pi jl en schematisch weergegeven. De waterige oplossing is aldus in staat tot een verhoging van de chlorideconcentratie door het stromen in kopse zijde 15 langs een hoeveelheid chlorideverbinding 22. De chlorideverbinding 22 wordt aan de kopse zijde 15 toegevoerd via toevoerorgaan 20, welk toevoerorgaan 20 is voorzien van een kegel vormig 20 orgaan 21. Het doseren vindt bij voorkeur plaats onder variabel verlaagde druk, in het bijzonder in combinatie met variabele verwarming. Volgens een dergelijke uitvoeringsvorm is in elk celelement 24, 14, 11, 23 een zo hoog mogelijke chlorideconcentratie gewaarborgd zodat de opbrengst aan chloorgas is gemaximaliseerd. Voor een beter begrip van de in figuur 2 25 weergegeven onderdelen van de elektrolyse-inrichting 12 wordt verwezen naar de ten name van onderhavige uitvinder ingediende Europese octrooiaanvrage 0 958 407, welk document hier als ingelast kan worden beschouwd.Figure 2 schematically shows the present device with reference numeral 12. The cell element 11 schematically shown in figure 1 is incorporated in device 12 herein, wherein bipolar electrode 18 can be regarded as a negative electrode 16 and a positive electrode 17. Electrolysis device 12 can be regarded as a number of series-connected cell elements 23, 11 14, 24, wherein a diaphragm or semi-permeable membrane 19 is arranged between cell elements 14 and 24. A similar construction applies between cell element 11 and cell element 23. Figure 2 schematically shows the flow direction of the aqueous solution in the first anolyte spaces 1 and second anolyte spaces 2 by means of arrow 1 and schematically. The aqueous solution is thus capable of increasing the chloride concentration by flowing in end face 15 along an amount of chloride compound 22. The chloride compound 22 is fed in at end face 15 via feeder 20, which feeder 20 is provided with a cone-shaped 20 member 21. Dosing preferably takes place under variable reduced pressure, in particular in combination with variable heating. According to such an embodiment, the highest possible chloride concentration is guaranteed in each cell element 24, 14, 11, 23, so that the yield of chlorine gas is maximized. For a better understanding of the parts of the electrolyser 12 shown in Figure 2, reference is made to European patent application 0 958 407, which has been filed in the name of the present inventor, which document can be considered inserted herein.
Het moet duidelijk zijn dat de onderhavige figuur 12 in geen geval is beperkt tot het bijzonder aantal toegepast celelementen. 30 In figuur 3 is een bijzonder celelement volgens de onderhavige uitvinding weergegeven, waarbij de bipolaire elektrode 35 in celelement 30 is geïntegreerd. Celelement 30 omvat een eerste anolytkamer 31 en een tweede anolytkamer 32, alsmede een eerste katholytkamer 33 en een tweede katholytkamer 34. Het bij de elektrolyse ontstane gas wordt 35 uit de elektroderuimte 38, waarin zich bipolaire elektrode 35 bevindt, via afvoerkanaal 36 in eerste katholytkamer 33 geleid. Een soortgelijke constructie is van toepassing in de elektroderuimte 38, gelegen aan de 110 1 3 6 3 0 ¥ 9 s .It should be understood that the present Figure 12 is by no means limited to the particular number of cell elements used. Figure 3 shows a special cell element according to the present invention, wherein the bipolar electrode 35 is integrated in cell element 30. Cell element 30 comprises a first anolyte chamber 31 and a second anolyte chamber 32, as well as a first catholyte chamber 33 and a second catholyte chamber 34. The gas generated during the electrolysis is discharged from the electrode space 38, in which bipolar electrode 35 is located, via discharge channel 36 in the first catholyte chamber 33 led. A similar construction applies in the electrode space 38 located at the 110 1 3 6 3 0 ¥ 9 s.
achterzijde van bipolaire elektrode 35, waarbij het in die elektroderuimte 38 ontstane gas naar eerste anolytkamer 31 wordt geleid via het aan de achterzijde gelegen afvoerkanaal 39. Het moet duidelijk zijn dat het in figuur 3 weergegeven cel element in het bijzonder geschikt is om in de in 5 figuur 2 weergegeven elektrolyse-inrichting 12 te worden toegepast.rear side of bipolar electrode 35, wherein the gas generated in said electrode space 38 is led to first anolyte chamber 31 via the rear discharge channel 39. It should be clear that the cell element shown in Figure 3 is particularly suitable for Figure 2 shows electrolysis device 12 to be used.
Het in figuur 4 weergegeven cel element 40 komt in feite overeen met het in figuur 3 weergegeven celelement 30, waarbij de bipolaire elektrode 45 in celelement 40 is geïntegreerd. Celelement 40 omvat een eerste anolytkamer 41 en een tweede anolytkamer 42, alsmede een eerste 10 katholytkamer 43 en een tweede katholytkamer 44. Het bij de elektrolyse ontstane gas wordt uit de elektroderuimte 48, waarin zich bipolaire elektrode 45 bevindt, via afvoerkanaal 46 in eerste katholytkamer 43 geleid. Een soortgelijke constructie is van toepassing in de elektroderuimte 48, gelegen aan de achterzijde van bipolaire elektrode 45, waarbij 15 het in die elektroderuimte 48 ontstane gas naar eerste anolytkamer 41 wordt geleid via het aan de achterzijde gelegen afvoerkanaal 49. Het moet duidelijk zijn dat het in figuur 4 weergegeven celelement in het bijzonder geschikt is om in de in figuur 2 weergegeven elektrolyse-inrichting 12 te worden toegepast. Het celelement 40 verschilt van het celelement 30 20 doordat de tweede elektrolytkamer 42, 44 onder in plaats van naast de elektroderuimte 48 is gelegen. Aldus is bij een gelijkblijvende dimensie van het celelement 40 een relatief kleinere elektrolytkamer 42, 44 ten gunste van een relatief grotere elektroderuimte 48 te realiseren hetgeen in meer celvermogen resulteert. Hoewel de onderhavige uitvinders tot geen 25 enkele theorie wensen te worden gebonden, is het waarschijnlijk dat celelement 40 een beter gedrag vertoont dan celelement 30 omdat de soortelijke massa van anolyt hoe lager gelegen, hoe beter is en dus de cel beter voedt.The cell element 40 shown in Figure 4 actually corresponds to the cell element 30 shown in Figure 3, wherein the bipolar electrode 45 is integrated into cell element 40. Cell element 40 comprises a first anolyte chamber 41 and a second anolyte chamber 42, as well as a first catholyte chamber 43 and a second catholyte chamber 44. The gas generated during the electrolysis is discharged from the electrode space 48, in which bipolar electrode 45 is located, via discharge channel 46 into the first catholyte chamber 43 led. A similar construction is applicable in the electrode space 48 located at the rear of bipolar electrode 45, wherein the gas generated in that electrode space 48 is conducted to first anolyte chamber 41 via the rear discharge channel 49. It should be understood that the cell element shown in figure 4 is particularly suitable for use in the electrolysis device 12 shown in figure 2. The cell element 40 differs from the cell element 30 in that the second electrolyte chamber 42, 44 is located at the bottom instead of next to the electrode space 48. With a constant dimension of the cell element 40, a relatively smaller electrolyte chamber 42, 44 can thus be realized in favor of a relatively larger electrode space 48, which results in more cell power. Although the present inventors do not wish to be bound by any theory, it is likely that cell element 40 exhibits better behavior than cell element 30 because the density of anolyte is lower, the better and thus feeds the cell better.
10136301013630
Claims (19)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1013630A NL1013630C2 (en) | 1999-11-19 | 1999-11-19 | Cell element for use in a device for carrying out an electrolysis, device to be used for this purpose, and a method for carrying out such an electrolysis. |
| PCT/NL2000/000846 WO2001036715A2 (en) | 1999-11-19 | 2000-11-17 | A cell element for electrolytic cell, electrolytic cell and electrolytic process |
| AU22372/01A AU2237201A (en) | 1999-11-19 | 2000-11-21 | A cell element for use in a device for carrying out an electrolytic process, a device to be used for that purpose as well as a method for carrying out such an electrolytic process |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1013630A NL1013630C2 (en) | 1999-11-19 | 1999-11-19 | Cell element for use in a device for carrying out an electrolysis, device to be used for this purpose, and a method for carrying out such an electrolysis. |
| NL1013630 | 1999-11-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL1013630C2 true NL1013630C2 (en) | 2001-05-22 |
Family
ID=19770295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL1013630A NL1013630C2 (en) | 1999-11-19 | 1999-11-19 | Cell element for use in a device for carrying out an electrolysis, device to be used for this purpose, and a method for carrying out such an electrolysis. |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU2237201A (en) |
| NL (1) | NL1013630C2 (en) |
| WO (1) | WO2001036715A2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11339483B1 (en) | 2021-04-05 | 2022-05-24 | Alchemr, Inc. | Water electrolyzers employing anion exchange membranes |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB761823A (en) * | 1954-08-24 | 1956-11-21 | Pintsch Bamag Ag | Improvements in or relating to bipolar electrolysers |
| US4371433A (en) * | 1980-10-14 | 1983-02-01 | General Electric Company | Apparatus for reduction of shunt current in bipolar electrochemical cell assemblies |
| WO1998032900A1 (en) * | 1997-01-24 | 1998-07-30 | Zilvold-Tieleman Hydrotechniek B.V. | Process and apparatus for the electrolytic production of chlorine and use thereof |
-
1999
- 1999-11-19 NL NL1013630A patent/NL1013630C2/en not_active IP Right Cessation
-
2000
- 2000-11-17 WO PCT/NL2000/000846 patent/WO2001036715A2/en active Application Filing
- 2000-11-21 AU AU22372/01A patent/AU2237201A/en not_active Abandoned
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB761823A (en) * | 1954-08-24 | 1956-11-21 | Pintsch Bamag Ag | Improvements in or relating to bipolar electrolysers |
| US4371433A (en) * | 1980-10-14 | 1983-02-01 | General Electric Company | Apparatus for reduction of shunt current in bipolar electrochemical cell assemblies |
| WO1998032900A1 (en) * | 1997-01-24 | 1998-07-30 | Zilvold-Tieleman Hydrotechniek B.V. | Process and apparatus for the electrolytic production of chlorine and use thereof |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11339483B1 (en) | 2021-04-05 | 2022-05-24 | Alchemr, Inc. | Water electrolyzers employing anion exchange membranes |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2237201A (en) | 2001-05-30 |
| WO2001036715A3 (en) | 2001-10-04 |
| WO2001036715A2 (en) | 2001-05-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI67728C (en) | BIPOLAER FILM- ELLER MEMBRANELEKTROLYSERINGSANORDNING | |
| US4339324A (en) | Polycell gas generator | |
| JP5639724B1 (en) | ELECTROLYTIC WATER GENERATING DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF | |
| RU2074266C1 (en) | Electrolytic cell and electrode with capillary clearances for electrolytic reactions with release and absorption of gas and electrolytic method | |
| KR101934222B1 (en) | Apparatus for producing electrolyzed water | |
| US20160312370A1 (en) | Electrochemical cell without an electrolyte-impermeable barrier | |
| US5637204A (en) | End casing for an electrodialyzer electrodialyzer equipped with such a casing and use of the said electrodialyzer | |
| NL1013630C2 (en) | Cell element for use in a device for carrying out an electrolysis, device to be used for this purpose, and a method for carrying out such an electrolysis. | |
| RU2005131463A (en) | METHOD FOR PRODUCING CHLORINE AND CHLORINE-CONTAINING OXIDIZERS AND INSTALLATION FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| KR101226029B1 (en) | Ion separation housing | |
| EP2569815B1 (en) | Fuel cell stacks | |
| CA2710285C (en) | Internal flow control in electrolytic cells | |
| CN111032919B (en) | Electrolytic cell and electrode plate for electrolytic cell | |
| CN1130475C (en) | Ion exchange membrane electrolyzer | |
| US3252883A (en) | Frames for electrolytic diaphragm cells | |
| JP5441756B2 (en) | Separation membrane electrolyzer for electrolyzed water generator | |
| KR102284084B1 (en) | Electrolysis apparatus of series connection structure for for ion water machine | |
| CN211005649U (en) | Diamond film electrode plate capable of efficiently producing ozone water | |
| US3062733A (en) | Electrolytic cell and anode assembly thereof | |
| JP2009125694A (en) | Apparatus for producing electrolytic water, method of producing electrolytic water and electrolytic water | |
| US4290863A (en) | Process for electrolysis of brine by mercury cathodes | |
| JP2003033765A (en) | Apparatus for generating electrolytic water | |
| WO2023233180A1 (en) | Gas generating membrane-less electrolyser | |
| JP2857111B2 (en) | Gas diffusion electrode with gas lift pump | |
| RU2769530C2 (en) | Flow electrolytic cell and method of producing activated water therein |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD2B | A search report has been drawn up | ||
| TD | Modifications of names of proprietors of patents |
Owner name: TIELEMAN ZWEMBAD- EN HYDROTECHNIEK B.V. |
|
| V1 | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20150601 |