NO136051B

NO136051B -

Info

Publication number: NO136051B
Application number: NO1010/72A
Authority: NO
Inventors: H Umezawa; T Miyano; K Funaishi; T Takeuchi; T Aoyagi
Original assignee: Microbial Chem Res Found
Priority date: 1971-03-26
Filing date: 1972-03-24
Publication date: 1977-04-04
Also published as: LU65036A1; FI48474B; GB1394231A; SU588927A3; NL7204068A; BG20616A3; ZA721668B; DK131792C; HU166530B; RO62299A; DE2213674A1; CS174828B2; BG19809A3; BE781253A; NO136051C; IE36183L; YU35274B; YU79572A; CA976899A; ES400777A1

Description

Elektrodesystem for bipolare elektrolyserer. Electrode system for bipolar electrolyzers.

Foreliggende oppfinnelse angår elektrodesystemer for bipolare elektrolysører til framstilling av vannstoff, og særlig systemer med 3 plater, ved hvilke to side-plater som er forsynt med åpninger danner de egentlige elektroder på hvilke gassene (surstoff og vannstoff) utvikler seg og av hvis mot hverandre stående flater den ene danner den positive pol i en celle og den andre den negative pol i den tilgrensete celle i elektrolysøren, mens den midtre plate bare tjener til å avgrense cellene og å bære sideplatene. The present invention relates to electrode systems for bipolar electrolysers for the production of hydrogen, and in particular systems with 3 plates, in which two side plates which are provided with openings form the actual electrodes on which the gases (oxygen and hydrogen) develop and from which facing each other surfaces, one forms the positive pole in a cell and the other the negative pole in the adjacent cell in the electrolyser, while the middle plate serves only to delimit the cells and to support the side plates.

Med disse systemer med tre plater har With these three plate systems have

en til formål å holde avstanden mellom en celles poler så liten som mulig, for å forminske væskens ohmske motstand mellom elektrodene og dermed den tilsvarende spenning. På denne måte oppnår en altså å nedsette strømforbruket til framstilling av en viss mengde vannstoff og surstoff. one for the purpose of keeping the distance between the poles of a cell as small as possible, in order to reduce the liquid's ohmic resistance between the electrodes and thus the corresponding voltage. In this way, it is thus possible to reduce the electricity consumption for the production of a certain amount of hydrogen and oxygen.

Åpningene i elektrodeplatene som ved The openings in the electrode plates such as

de kjente systemer for det meste består av enkle hull, skal gjøre det mulig for de gasser som utvikles under elektrolysen i mellomrommet mellom elektrodene å pas-sere til rommet bak elektrodene for derved å forminske konsentrasjonen av disse gasser i den væske som befinner seg mellom elektrodene, og således nedsette strøm-kretsens ohmske motstand. the known systems mostly consist of simple holes, should make it possible for the gases that develop during the electrolysis in the space between the electrodes to pass to the space behind the electrodes in order to thereby reduce the concentration of these gases in the liquid that is between the electrodes , and thus reduce the current circuit's ohmic resistance.

De kjente konstruksjoner er imidlertid beheftet med forskjellige ulemper og det faller vanskelig med disse å oppnå en fullstendig parallellitet mellom de elektrodeflater som er anordnet like overfor hverandre. Denne parallellitet er en viktig ford-ring med hensyn til de små elektrodeav-stander som brukes (størrelsesorden 10 mm for elektroder på 2 x 2 m). Selv meget små avvikelser forårsaker prosentvis tungtvei-ende elektriske avvikelser. De hittil an-vendte forbindelsesanordninger øker elektrodenes ohmske motstand og er ikke på-litelige når det brukes bolter. Likeledes er perforeringene i elektroden lite effektiv med hensyn til å lede bort gassene, de for-minsker den utnyttbare elektrodeflate og forårsaker uregelmessigheter i bortlednin-gen av gassen. Den sistnevnte ulempe har en også ved de i og for seg kjente metall-plateelektroder av hvis overflate det er bøyd ut stykker av en hvilken som helst form (f. eks. takker) etter at det er gjort tilsvarende snitt i platene. However, the known constructions are affected by various disadvantages and it is difficult with these to achieve complete parallelism between the electrode surfaces which are arranged opposite each other. This parallelism is an important requirement with regard to the small electrode distances used (order of magnitude 10 mm for electrodes of 2 x 2 m). Even very small deviations cause percentage-weighted electrical deviations. The connection devices used so far increase the ohmic resistance of the electrodes and are not reliable when bolts are used. Likewise, the perforations in the electrode are not very effective with regard to conducting away the gases, they reduce the usable electrode surface and cause irregularities in the evacuation of the gas. The latter disadvantage is also present in the per se known metal plate electrodes from the surface of which pieces of any shape (e.g. notches) have been bent out after corresponding cuts have been made in the plates.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er en forbedret konstruksjon av slike elektrodesystemer, idet de foran omtalte ulemper elimineres og anleggsomkostningene samtidig reduseres til et minimum. The purpose of the present invention is an improved construction of such electrode systems, in that the aforementioned disadvantages are eliminated and the construction costs are simultaneously reduced to a minimum.

Konstruksjonen ifølge foreliggende oppfinnelse er karakterisert ved kombina-sjonen av de trekk at side-elektrodene i elektrodesystemet består av en eller flere plater (fortrinsvis flere plater) at det i platene ved stansing eller på annen lik- The construction according to the present invention is characterized by the combination of the features that the side electrodes in the electrode system consist of one or more plates (preferably several plates) that in the plates when punching or otherwise

nende måte er presset ut smale parallelle lister som åpner seg i horisontale slisser i platene at slissene er rettet etter gassens utstrømmingsretning og følger strømlinje- In this way, narrow parallel strips are pressed out that open into horizontal slits in the plates, that the slits are aligned with the direction of the gas outflow and follow the streamline

ne slik at gassene ved sitt gjennomløp mø- so that the gases during their passage meet

ter den minst mulige motstand, samt at platene er festet på den midtre plate ved punktsveising langs ribber som er dannet ved ombøyning av platenes vertikale kanter. has the least possible resistance, and that the plates are attached to the middle plate by spot welding along ribs that are formed by bending the plates' vertical edges.

Ved utpressingen (stansingen) får en gjennomløpsåpningene liggende i horison- During extrusion (punching), the through-holes lie horizontally

tale plan, hvorved elektrodens virksomme overflate ikke blir merkbart forminsket. speaking plane, whereby the effective surface of the electrode is not noticeably reduced.

Det ble funnet at den beskrevne utforming It was found that the described design

av de lister som danner slissene gjør det mulig å få fullstendig plane elektrode- of the strips that form the slots make it possible to get completely flat electrode-

plater, samt i forbindelse hermed fullsten- slabs, as well as in connection with this solid stone

dig og konstant parallellitet mellom elek- and constant parallelism between elec-

trodene, hva det ikke var mulig ved de tidligere konstruksjoner. the truths, what was not possible with the previous constructions.

Det kjennes visstnok elektrodeplater i You can probably feel electrode plates in it

hvilke det er frambrakt horisontale åp- which horizontal applications have been produced

ninger ved stansete og utbøyde slisser, men disse tjener ikke til å føre bort gassen men til dannelse av strømbaner da de elektrode- nings by punched and bent slits, but these do not serve to carry the gas away but to form current paths as they electrode

flater som vender mot hverandre er isolert i disse systemer. Foreliggende oppfinnelse angår ikke slike elektroder. surfaces that face each other are insulated in these systems. The present invention does not relate to such electrodes.

I det følgende beskrives som eksempel The following is described as an example

en utføringsform for oppfinnelsen under henvisning til vedlagte tegning i hvilken fig. 1 viser et vertikalt lengdesnitt gjennom en del av en elektrolysør, og an embodiment of the invention with reference to the attached drawing in which fig. 1 shows a vertical longitudinal section through part of an electrolyser, and

fig. 2 viser perspektivisk et elektrode- fig. 2 shows in perspective an electrode

system ifølge oppfinnelsen. system according to the invention.

I fig. 1 betegner 1 metallrammen hvis In fig. 1 denotes 1 the metal frame if

tykkelse bestemmer volumet av de enkelte celler 2, og mellom hvilke det ved hjelp av pakninger holdes fast platene 3. Disse plater 3 avgrenser cellene og tjener til å understøtte side-elektrodeplatene 4 og 5. thickness determines the volume of the individual cells 2, between which the plates 3 are held by means of gaskets. These plates 3 delimit the cells and serve to support the side electrode plates 4 and 5.

Flatene 4' og 5' på platen 4 henholdsvis 5, Surfaces 4' and 5' on plate 4 and 5 respectively,

danner de positive og negative poler i to til hverandre støtende celler. Rammen 1 they form positive and negative poles in two adjacent cells. Frame 1

er forsynt med utløpskanalene 6 og 7 for gassene (surstoff og vannstoff) som utvik- is provided with outlet channels 6 and 7 for the gases (oxygen and hydrogen) that develop

ler seg på begge sider av elektrodene i hver celle. Rammen 1 bærer diafragmaet 8 (f. lie on both sides of the electrodes in each cell. The frame 1 carries the diaphragm 8 (f.

eks. av asbestvev) som holder gassene skilt fra hverandre i de enkelte celler 2. I pla- e.g. of asbestos tissue) which keeps the gases separated from each other in the individual cells 2. In pla-

tene 4 og 5 er det anbrakt horisontale åp- tenes 4 and 5, horizontal openings are placed

ninger 9 som er frambrakt ved at lister 10, nings 9 which are produced by lists 10,

som ligger i avstand fra hverandre er stan- which are at a distance from each other are stan-

set eller på annen måte presset ut i platene. set or otherwise pressed out into the plates.

Disse åpninger danner gjennomgang for These openings form the passage for

gassene som utvikler seg på elektrodefla- the gases that develop on the electrode surface

ten 4' og 5', og unnviker i de snevre mel- ten 4' and 5', and avoids in the narrow inter-

lomrom 11 og 12 mellom elektrodene til de bakenfor liggende rom 13 og 14 og derved ledes av nevnte lister, hvis retning følger strømlinjene hvorved gassene møter minst mulig motstand. Som det vil sees av teg- compartments 11 and 12 between the electrodes of the compartments 13 and 14 lying behind and are thereby guided by said strips, the direction of which follows the streamlines whereby the gases encounter the least possible resistance. As will be seen from teg-

ningen (se også fig. 2) forårsaker åpnin- the (see also fig. 2) causes the opening

gene ingen merkbar minsking av de virk- no noticeable reduction in the effects

somme elektrodeflater. some electrode surfaces.

• På fig. 2 sees ribbene eller flensene 15 • In fig. 2 the ribs or flanges 15 can be seen

som er framkommet ved å bøye om plate- which is obtained by bending the plate

nes 4 og 5 vertikale kanter i C-f orm, og som er festet til den midtre bæreplate 3 nes 4 and 5 C-shaped vertical edges, which are attached to the middle support plate 3

ved punktsveising. Ved sveisingen fram- by spot welding. When welding forward

kommer av de tre plater en konstruksjons- comes from the three plates a construction

enhet som er avstivet av ribbene og ved de utstansete lister i platene, og derfor har stor stivhet og styrke i alle retninger. På unit that is stiffened by the ribs and by the punched-out strips in the plates, and therefore has great rigidity and strength in all directions. On

grunn av denne stivhet opprettholdes jevn avstand og parallellitet stadig mellom de mot hverandre stående flater. due to this rigidity, an even distance and parallelism is constantly maintained between the facing surfaces.

Elektrolyseører med elektrodesystem Electrolysis ears with electrode system

ifølge oppfinnelsen byr på følgende forde- according to the invention offers the following advantages

ler i sammenlikning med de kjente elek-trolysører : compared to the known electrolyzers:

1. Jevn elektrodeavstand over nesten hele 1. Even electrode distance almost all over

flaten. the surface.

2. Regelmessig bortledning av gassen. 2. Regular discharge of the gas.

3. Minst mulig motstand mot den utstrøm- 3. The least possible resistance to the outflow

mende gass. mending gas.

4. Åpningene for bortledning av gassen (fra mellomrommene mellom elektro- 4. The openings for the discharge of the gas (from the spaces between the electro-

dene) kan gjøres tilstrekkelig store uten merkbart å forminske størrelsen av de virksomme elektrodeflater. them) can be made sufficiently large without noticeably reducing the size of the effective electrode surfaces.

5. Elektrodenes ohmske motstand reduse- 5. The ohmic resistance of the electrodes reduced

res til et minimum på grunn av den full- res to a minimum due to the full

stendige og sikre elektriske kontakt og på grunn av den tilstrekkelig store tverrsnittsflate som oppnås ved punkt- permanent and safe electrical contact and due to the sufficiently large cross-sectional area achieved by point-

sveising av platene til midtplaten. welding the plates to the center plate.

6. Jevn strømfordeling på grunn av anord- 6. Even current distribution due to device

ningen ved sammenbyggingen av elek- the assembly of the electric

trodene og listene med slisser (full- the trodes and the strips with slots (full-

komne plane og parallelle arbeids- come plane and parallel working

flater). surfaces).

7. Den nevnte stivhet og styrke i konstruk- 7. The aforementioned rigidity and strength in construction

sjonen tillater å bruke plater av mindre tykkelse, dvs. anleggsomkostningene nedsettes. tion allows the use of plates of smaller thickness, i.e. the construction costs are reduced.

Claims

Electrode system for bipolar electroly-

plates consisting of a central carrier plate and two side electrodes, characterized by the combination of the features that the side electrodes each consist of several plates which are arranged next to each other and which abut each other in the same plane, and

that in these plates, by punching or in some other way, horizontal narrow strips have been pressed out which open into horizontal slits in the plates, that the slits are aligned with flow lines in the direction of the gas outflow and

extends. essentially over the entire width of the plates, and that said plates are attached to the carrier plate by spot welding along ribs which are formed by bending the vertical edges of the plates.