NO139744B - Elektrolysecelle med diafragma, saerlig til elektrolyse av vandige alkalimetallklorid-opploesninger - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en elektrolysecelle, særlig til elektrolyse av vandige alkalimetallklorid-oppløsninger, hvilken celle omfatter en anode (1,2), en katode (14, fig. 3)

og et diafragma (17) mellom anoden og katoden, hvilken anode i det minste på en del av sin overflate har et elektrokatalytisk aktivt belegg, f.eks. et platinametalloksyd og et oksyd av et filmdannende metall, og hvor anoden fortrinnsvis består av et filmdannende metall eller legering, f.eks. titan eller en titan-legering, og elektrolysecellen er karakterisert ved at anoden består av flere adskilte parallelle vertikalt anordnede lameller, staver eller kanalformede deler (2,30,38) som danner vertikale kanaler, montert på understøttelsesorganer (1,28,29)

som danner en del av anoden, hvor lamellene, stavene eller de kanalformede deler er stivt montert i cellen, slik at anode/ katode-avstanden er 6 mm eller mindre, og hvor katoden eventuelt består av flere parallelle lameller, staver eller kanalformede deler (30') montert på understøttelsesorganer (28', 29', fig. 8). Foretrukne utførelsesformer er presisert i kravene.

Det er kjent mange forskjellige diafragmaceller som

i prinsippet består av alternerende anoder og katoder anordnet parallelt med hverandre og adskilt fra hverandre ved et hoved-sakelig vertikalt diafragma. I celler av nyere konstruksjon er anodene hensiktsmessig utformet som plater av et filmdannende metall (vanligvis titan) med et elektrokatalytisk aktivt belegg

(f.eks. et platinametall-oksyd), katodene er fortrinnsvis utformet som perforerte plater eller rør av metall (vanligvis bløtt stål), og diafragmaene, som vanligvis er avsatt på eller festet til overflaten av katodene, er fortrinnsvis laget av asbest eller et syntetisk organisk polymert materiale, f.eks. polytetrafluoretylen eller polyvinyliden-fluorid.

Ved driften av en diafragmacelle anvendes med fordel en så liten avstand som mulig mellom anoden og katoden (anode/ katode-spalte) for å holde den ohmske motstand (og dermed cellespenningen)-så lav som mulig. Samtidig er det fordelaktig å drive cellen ved en økonomisk sett gunstig strømtetthet, for eksempel 2 kA/m 2.

Bruken av høye strømtettheter og små anode/katode-avstander resulterer imidlertid i en kraftig utvikling av gass (for eksempel klor) under elektrolysen, hvilket kan forårsake dannelse av et skum av gass og elektrolytt. Dette skum kan delvis fylle anode/katode-spalten i anolyttrommet, drive elektrolytten ut av cellen og i det minste delvis hindre den videre elektrolyse. Dette problem har man søkt å løse ved å bryte ned skummet utenfor cellen, slik at gassen og elektrolytten blir skilt, idet elektrolytten resirkuleres gjennom anolyttrommet,

for eksempel som beskrevet i britisk patent nr. 1 12 3 321.

Problemet kan ytterligere reduseres ved bruk av en perforert eller ekspandert metallanode. Med eksisterende industrielle celler er det imidlertid ikke mulig å drive cellen med anode/katode-avstander mindre enn 7 mm, og dette representerer en stor ulempe når det gjelder effektiviteten av cellen.

Skjønt de ovenfor nevnte metoder gjør det mulig å drive diafragmaceller med høye strømtettheter og med små anode/ katode-avstander, oppnås et høyt strømutbytte bare ved forholdsvis lave celleyteiser. Når man for eksempel elektrolyserer en vandig løsning av natriumklorid for å danne klor og en natrium-hydroksyd-løsning, oppnås et strømutbytte på 95-96% ved en saltomdannelse på ca. 50%. Ved høyere omdannelsesgrader synker strømutbyttet, for eksempel synker det til ca. 92% ved en omdannelse på 60% og til ca. 84% ved en omdannelse på 70%.

Det ble nå konstruert en diafragmacelle som arbeider ved en lavere effektiv anode/katode-avstand enn det hittil var mulig, og som likevel tillater at klor fjernes på en regulerbar og regelmessig måte, hvilken celle kan drives ved lav spenning og høyt strømutbytte, særlig ved høye saltomdannelsesgrader.

Anoden i elektrolysecellen ifølge oppfinnelsen

består som nevnt av lameller, staver eller kanalformede deler. For korthets skyld vil disse i det følgende med en felles benevnelse bli kalt "avlange deler".

De avlange deler kan med fordel være montert på understøttelsesorganer som danner en del av anoden, og som fortrinnsvis vender sin smalere kant mot katoden. De kanalformede deler kan eksempelvis ha U-form, omvendt U-form eller halvsylin-drisk form. Man foretrekker å bruke lameller, for eksempel enkeltlameller, men lamellene har fortrinnsvis form av dobbeltlameller anordnet med innbyrdes avstand og forbundet med hverandre ved ett eller flere bropartier egnet for forsterkningsformål og/eller for forbindelse med understøttelsesorganene.

Avstanden mellom tilstøtende avlange deler er i det vesentlige konstant. Dette kan for eksempel oppnås ved bruk av et antall dobbeltlameller hvor lamellene har en innbyrdes avstand tilsvarende den ønskede lamellspalte. Lamellavstanden er særlig hensiktsmessig 1,5-10 mm, fortrinnsvis 2-5 mm.

Understøttelsesorganene kan utføres på mange forskjellige måter. Eksempelvis kan et slikt organ bestå av en stiv metallplate forsynt med åpninger for resirkulering av anolytten, eller det kan bestå av en underlagsramme, fortrinnsvis en ramme forsynt med en eller flere understøttelsesribber for forbindelse med de avlange deler. Underlagsrammen har fortrinnsvis en rektangulær form med to motsatte innerkanter liggende i en innbyrdes avstand som er omtrent lik den samlede bredde av de avlange deler, mens de to andre innerkanter ligger i en innbyrdes avstand som er litt mindre enn lengden av disse deler, slik at delenes ender lett kan forbindes med rammen.

Alternativt kan de avlange deler være forsynt med

en tverrgående understøttelsesstang forbundet med delenes ender, idet stangen tjener til forbindelse med cellens bunn-plate. De avlange deler kan også være forsynt med en ytterligere tverrgående understøttelsesstang forbundet med de ender av nevnte deler som ligger lengst fra den første tverrgående under-støttelsesstang .

Som understøttelsesorgan kan det også anvendes en sterkt perforert plate eller duk, for eksempel vevet trådduk eller ekspandert metall.

De avlange deler og understøttelsesorganer kan holdes sammen under anvendelse av en mellom dem anordnet isolerende pakning. Alternativt kan de avlange deler festes til under-støttelsesorganene ved sveising, eller hele strukturen kan stanses ut i ett stykke. Eksempelvis kan de nevnte dobbeltlameller via bropartier sveises til understøttelsesorganer, .såsom metallplater, metallrammer og deres tverrgående ribber (om slike anvendes) og tverrgående understøttelsesstenger anordnet ved en eller begge ender av de avlange deler.

Det vil forstås at kombinasjonen av de avlange deler med understøttelsesorganer omfattende en underlagsramme, en tverrgående understøttelsesstang for forbindelse med cellebunnen, eller en perforert underlagsplate bevirker at anoden har en vesentlig åpen struktur, dvs. at mange åpne passasjer fra front til bakside er tilveiebragt, hvilke bestemmes av mellomrommene mellom tilstøtende avlange deler. Under driften av diafragmacellen kan anolytten passere gjennom de mange passasjer mellom den aktive overflate av anoden (like ved diafragmaet) og rommet bak anoden, slik at anolytten passerer gjennom anoden.

De avlange deler og understøttelsesorganer består fortrinnsvis av et filmdannende metall. Hermed forstås et av metallene titan, zirkonium, niob, tantal eller wolfram eller en legering basert på et av disse metaller og som har anodiske polarisasjonsegenskaper som er sammenlignbare med det rene metalls egenskaper. Man foretrekker å bruke titan alene eller en legering basert på titan med polarisasjonsegenskaper som er sammenlignbare med titanets. Eksempler på slike legeringer er ti-tan-^irk'onium-legeringer inneholdende opptil 14% zirkonium, legeringer av titan med opptil 5% av et platinametall, såsom platina, rhodium eller iridium, og legeringer av titan med niob eller tantal inneholdende opptil 10% niob eller tantal.

Det elektrokatalytisk aktive belegg er et ledende belegg som er motstandsdyktig mot elektrokjemisk angrep, men er aktivt ved overføring av elektroner mellom elektrolytten og anoden.

Det elektrokatalytisk aktive materiale kan fordelaktig bestå av et eller flere platina-metaller, dvs. av platina, rhodium, iridium, ruthenium, osmiunv.og palladium og legeringer av disse metaller, og/eller deres oksyder, eller av et annet metall eller forbindelse som vil virke som anode og er motstandsdyktig mot elektrokjemisk oppløsning i cellen, for eksempel rhenium, rheniumtrioksyd, magnetitt, titannitrid og borider, fosfider og silicider av platinametaller. Belegget omfattende et virksomt elektrodemateriale kan også inneholde elektronisk ikke-ledende oksyder, særlig oksyder av de filmdannende metaller, såsom titan og/eller andre metaller, såsom tinn, som kjent for fagfolk, for å forankre det virksomme elektrodemateriale fastere til underlaget av filmdannende metall, og for å øke motstanden av det virksomme elektrodemateriale mot oppløsning i cellen.

Foretrukne belegg består av platina, platina-iridium-legeringer, platinametalloksyder, særlig rutheniumoksyd, og spesielt blandinger av platinametalloksyder og oksyder av filmdannende metaller, for eksempel rutheniumoksyd og titandioksyd. Platinametall-beleggene kan for eksempel dannes ved elektrolytisk avsetning på det filmdannende metall, for eksempel som beskrevet i britisk patent nr. 1 237 077. Platinametaller og deres ledende forbindelser, særlig oksyder, kan lett frem-stilles ved varmedekomponeringsmetoder som beskrevet for eksempel i britisk patent nr. 1 147 442, nr. 1 195 871, nr. 1 206 863 og nr. 1 244 650.

Katoden kan hensiktsmessig være i form av en perforert metallplate eller -rør. Imidlertid kan katoden også bestå av flere parallelle avlange deler montert på understøttelsesorganer, for eksempel av flere lameller, staver eller kanalformede deler. En særlig foretrukket katode består av flere dobbeltlameller (av den foran beskrevne type) som er forbundet med hverandre ved hjelp av et eller flere bropartier egnet for forsterkningsformål og/eller for forbindelse med understøttelses-organer, for eksempel en underlagsramme. De avlange deler og understøttelsesorganene er fortrinnsvis av bløtt stål.

Bruken av katoder bestående av flere avlange deler

på en underlagsramme har bl.a. den fordel at den medfører en høy uttrekkingshastighet for fyllstoffer når man fremstiller

porøse syntetiske diafragmaer (for eksempel av polytetrafluoretylen) ved elektrolytisk fjerning av fyllstoffet in situ i cellen.

Diafragmacellen ifølge oppfinnelsen .kan drives med en anode/katode-avstand på 6 mm eller mindre og gir derfor lav cellespenning. Når man for eksempel elektrolyserer natriumklorid, kan en effektiv anode/katode-avstand på 1,5 til 3 mm opprettholdes, mens man bruker en avstand på ca. 7 mm når det gjelder en vanlig plateanode. Cellespenningen er mellom 2,6

og 2,8 volt ved 2 kiloampere ved 80 til 85°C (normalt 3,0 til 3,2 volt når man bruker vanlige plateanoder og polytetrafluoretylen-diafragmaer). Anodene er fortrinnsvis montert stort sett vertikalt, skjønt de også kan avvike litt fra den vertikale stilling uten at strømutbyttet nedsettes.

Diafragmacellen ifølge oppfinnelsen har, særlig

når man bruker anoder omfattende et flertall lameller av filmdannende metall, den ytterligere fordel at den forlenger levetiden av diafragmaet, særlig når man bruker porøse syntetiske diafragmaer basert på organiske polymerer, såsom poly-tetraf luoretylen eller polyvinylidenfluorid. Slike diafragmaer blir normalt sterkt tilstoppet i løpet av forholdsvis kort tid, for eksempel 10 til 20 dager, når man elektrolyserer natriumklorid, på grunn av utfellingen av faste stoffer (for eksempel kalsium- og magnesiumhydroksyder). i diafragmaporene. En slik utfelling forårsakes av den høye alkalinitet i katolytten og av kalsium- og magnesiumioner som er til stede selv etter at elektrolytten er renset før elektrolysen. Når man bruker anoder bestående av titanlameller, viser det porøse syntetiske diafragma ikke noe tegn på nedsatt permeabilitet selv etter 24 dager.

Det er under bruken av anoder av dobbeltlameller

av titan på titanplater konstatert at anolyttens pH ved elektrolyse av natriumklorid er lavere enn den som normalt oppnås ved bruk av vanlige plateanoder, for eksempel mellom 3,2 og 3,5 istedenfor 3,8 til 4,5. Den resulterende pH-reduksjon er sannsynligvis en viktig faktor når det gjelder forlengelse av levetiden av diafragmaet.

En ytterligere fordel ved cellen ifølge oppfinnelsen er at klorat-konsentrasjonen i anolytten er relativt lav ved høye konsentrasjoner av NaOH sammenlignet med tilsvarende konsentrasjoner oppnådd når man bruker konvensjonelle plateanoder. For eksempel kan cellen ifølge oppfinnelsen drives slik at den gir klorat-konsentrasjoner i området 0,03 til 0,50 g/l C103 ved NaOH-konsentrasjoner i området 120 til 210 g/l. Til sammenligning er de tilsvarende konsentrasjonsområder, når man bruker plateanoder, 0,50 til 10,0 g/l Cl03 og 120 til 200 g/l NaOH.

Oppfinnelsen kan brukes såvel med horisontale som med vertikale elektrolytiske diafragmaceller og kan særlig brukes med diafragmaceller for fremstilling av klor ved elektrolyse av vandige alkalimetallklorid-løsninger, spesielt natriumklorid-løsninger.

Som eksempler vil nå forskjellige utførelsesformer av oppfinnelsen beskrives under henvisning til figurene 1 til 13, hvor: Fig. 1 er et perspektivriss av en anode omfattende et antall dobbeltlameller montert på en underlagsplate. Fig. 2 er et perspektivriss av en dbbbeltlamell egnet til bruk ved fremstilling av anoden på fig. 1 eller fig. 5 eller katoden på fig. 8. Fig. 3 er et utspilt riss av bestanddeler av en vertikal laboratorie-diafragmacelle ifølge oppfinnelsen for elektrolyse av natriumklorid, forsynt med en anode som vist på fig. 1. Fig. 4 er et skjematisk flytskjema for diafragmacellen og viser resirkulasjonssystemet for anolytten. Fig. 5 er et perspektivriss av anoden omfattende et antall dobbeltlameller montert på en underlagsramme. Fig. 6 er et utspilt riss av bestanddeler av en vertikal laboratorie-diafragmacelle ifølge oppfinnelsen for elektrolyse av natriumklorid og omfattende en anode som vist på fig. 5.

Fig. 7 er et flytskjema for diafragmacellen på

fig..6 og viser resirkulasjonssystemet for anolytten.

Fig. 8 er et utspilt riss av bestanddelene i en vertikal laboratorie-diafragmacelle ifølge oppfinnelsen for elektrolyse av natriumklorid og omfattende en anode som vist på fig. 5 og en katode som har en lignende form som anoden på fig. 5.

Fig. 9 er et flytskjema for diafragmacellen på fig.

8 og viser resirkulasjonssystemet for anolytten.

Fig. 10 er et utspilt riss av bestanddelene i en vertikal laboratorie-diafragmacelle ifølge oppfinnelsen for elektrolyse av natriumklorid og omfattende en dobbeltsidet anode med et antall avlange deler montert på en underlagsplate, og et asbest-diafragma. Fig. 11 er et flytskjema for diafragmacellen på fig.

10 og viser resirkulasjonssystemet for anolytten.

Fig. 12 er et perspektivriss av et anodesett i en vertikal diafragmacelle ifølge oppfinnelsen i hvilken hver anode omfatter et antall dobbeltlameller montert på en underlagsplate, idet anodeparene er forbundet med stenger montert på bunnplaten av cellen. Fig. 13 er et perspektivriss av et anodesett i en vertikal diafragmacelle ifølge oppfinnelsen i hvilken hvert anodepar er dannet- av et antall enkeltlameller som ved bunnen er forbundet ved en tverrgående understøttelsesstang, som på sin side er montert på bunnplaten i cellen.

På fig. 1 består anoden av en underlagsplate 1 av filmdannende metall, for eksempel titan, og et antall dobbeltlameller 2 av et filmdannende metall, for eksempel titan, idet nevnte lameller er punktsveiset til platen. Lamellene 2 er belagt med et elektrokatalytisk aktivt materiale, for eksempel et rutheniumoksyd/titandioksyd-belegg. Anoden er dessuten forsynt med slisser 3, 4 for innvendig resirkulasjon av anolytten (som beskrevet senere) og er også forsynt med tapper 5 med hull 6 til å forbinde anoden med strømtilførsels-ledningene.

På fig. 2 består dobbeltlamellen (et av de mange

som er vist på fig. 1) av et par enkeltlameller 7, bro-

partier 8 som tillater punktsveising av dobbeltlamellen til platen 1, og bropartier 9 som tjener til forsterkning.

På fig. 3 er katolyttkammeret 10, fortrinnsvis

dannet av polyvinylidenklorid eller polypropylen, med et utløp 11 for fjernelse av hydrogen og et utløp 12 for fjernelse av natriumhydroksyd-løsningen (cellevæske), anordnet mellom underlagsplaten 13 (fortrinnsvis av bløtt stål) og en katode 14 (fortrinnsvis av vevet duk av bløtt stål). Katoden 14 er forsynt med tapper 15 som har hull 16 for å forbinde katoden med (ikke viste) strømtilførselsorganer. Katoden 14 bærer et diafragma 17, for eksempel et polytetrafluoretylen-diafragma, og diafragmaet er på sin side adskilt fra anoden 1 ved hjelp av avstandsplaten 18 (fortrinnsvis av polyvinylidenklorid). Avstandsplaten 18 bestemmer anode/katode-avstanden. Anode-kammeret 19, fortrinnsvis av polyvinylidenklorid eller polypropylen, med et utløp 20 for klor (i praksis et skum av klor og anolyttvæsken), et dreneringsutløp 21 for anolytten og et innløp 22 for resirkulert anolytt (se senere), er anordnet mellom anoden 1 og en underlagsplate 23 (fortrinnsvis av titan).

På fig. 4 omfatter diafragmacellen katolyttrommet

10, anolyttrommet 19 og anode/katode-spalten 24. Anolyttkammeret 19 er over et utløp 20 forbundet med en væske-gass-separator 25 i hvilken det av klor og anolytt bestående skum blir adskilt i sine bestanddeler. Separatoren 25 er forsynt med et utløp 26 for klor, et innløp 27 for fersk lut og et utløp 22 som er forbundet med anolyttkammeret 19 for resirkulering av den separerte anolytt. Når cellen er i drift, strømmer anolytten oppover i anode/katode-spalten 24, passerer gjennom slissen 3 og deler seg deretter opp i to deler (som vist ved piler på fig. 4), idet en del strømmer direkte inn i anolyttkammeret 19 og deretter innover gjennom slissen 4 (innvendig resirkulering), mens den andre del blir resirkulert utvendig over separatoren 25 og derfra tilbake til anolyttkammeret .

På fig. 5 består anoden av en rektangulær metallisk underlagsramme 28 med tverrgående understøttelsesribber 29

(vist med stiplede linjer) og et antall dobbeltlameller 30

(av den på fig. 2 viste type). Rammen 28, ribbene 29 og lamellene 30 er laget av et filmdannende metall, for eksempel titan, og lamellene 30 er punktsveiset til rammen 28 og ribbene 29 ved hjelp av bropartier. Lamellene 30 er belagt med et elektrokatalytisk aktivt materiale, for eksempel rutheniumoksyd/titandioksyd. Anoden er forsynt med tapper 31 med hull 32 til å forbinde anoden med strømtilførselsorganer (ikke vist).

På fig. 6 er anordningen den samme som vist på fig. 3, unntatt at anoden 1 er erstattet med en anode 1' som vist på

fig. 5.

Av fig. 7 kan det sees at når cellen er i drift, vil anolytten strømme over anode/katode-spalten 24 og passere gjennom anodelamellene 30 (som vist ved piler).

På fig. 8 består katoden 14 av en rektangulær metallisk underlagsramme 28' som har tverrgående understøttelsesribber 29'

og et antall dobbeltlameller 30'. Rammen 28', ribbene 29' og lamellene 30' er laget av bløtt stål, og lamellene 30' er punktsveiset til rammen 28' og ribbene 29' ved hjelp av bropartier. Katoden er forsynt med tapper 15 med hull 14 til å forbinde anoden med strømtilførselsorganer (ikke vist). Anoden er den samme som på fig. 5.

Av fig. 9 kan det sees at når cellen er i drift, vil anolytten strømme over anode/katode-spalten 24 og passere gjennom anodelamellene 30 og katodelamellene 30' (som vist ved piler).

På fig. 10 omfatter diafragmacellen en katodekasse 33 av bløtt stål med to platekatoder 34, 35 av halvbløtt stål og en sentral platekatode 36 av bløtt stål, og en anodekasse 37 med to anoder, hver bestående av to par titan-dobbeltlameller 38 montert rygg mot rygg på en felles titan-underlagsplate 39. Asbest-diafragmaer 40 (vist på fig. 11) er anordnet mellom de tilsvarende katodeplater og anodene og ligger meget nær dobbeltlamellene 38. Anodekassen 37 og katodekassen 33 er forbundet ved hjelp av flenser 41, 42, og gummipakninger 43 er anordnet mellom anode- og katode-kassene. Katodekassen 33 er forsynt med et utløp 44 for hydrogen. Topplokket 45 er utstyrt med et utløpsrør 46 for klor og et inn-løpsrør 51 for natriumklorid-løsning. Cellen er dessuten forsynt med en bunndel 47 som har et utløp 48 for natronlut. Gummipakninger 49, 50 er anbragt mellom topplokket 45 og anode/katode-enheten og mellom bunndelen 47 og anode/katode-enheten. Anodekassen 37 og anodekassen 33 er så konstruert at de danner, når de er satt sammen, en sentral passasje for resirkulering av anolytten og gir en anode/katode-avstand på 6 mm.

På fig. 11 er det vist bare ett par kanalformede anoder 38. Når cellen er i drift, vil anolytten strømme som vist ved pilene.

På fig. 12 omfatter diafragmacellen et anodesett bestående av flere par anoder 52, 53, 52', 53', idet hvert par er forbundet med bunnen ved hjelp av en forbindelsesplate 54. Hver anode består av flere dobbeltlameller 55 av titan på en titan-underlagsplate 56, og forbindelsesplaten 54 er også av titan. Hvert par anoder hviler på, og er elektrisk forbundet med, titanbunnplaten 57, idet forbindelsesplaten 54 er sveiset til en L-formet titanstang 58, som på sin side er sveiset til en titanstang 59, hvis nedre ende er sveiset til bunnplaten 57. Anodene er anordnet som vist på fig. 12, slik at tilstøtende anoder, for eksempel 53, 52', vender mot hverandre. Katoder av bløtt stål (ikke vist) med tilhørende diafragmaer er innsatt mellom de parvise anoder.

På fig. 13 omfatter diafragmacellen et anodesett bestående av flere parallelle enkeltlameller 60 av titan som er stivt understøttet ved hjelp av titanstenger 61, 62. Stangen 61 er sveiset til titanbunnplaten 63 i cellen. Katodeplater av bløtt stål (ikke vist) med tilhørende diafragmaer er innsatt mellom de parvise anoder.

De følgende eksempler vil ytterligere belyse oppfinnelsen.

Eksempel 1

Anoden (av den på fig. 1 viste type) besto av en titanplate (1,22 mm tykk, 92 cm lang og 7,6 cm bred) til hvilken det var punktsveiset 8 dobbeltlameller, hvor hver lamell besto av et par flate, rektangulære titanstrimler (1,22 mm tykkelse, lengde 90 cm, dybde 6 mm, avstand 4 mm). Lamellene var belagt med en blanding av rutheniumoksyd og titandioksyd.

Den således dannede anode ble montert i en vertikal laboratorie-diafragmacelle av den på fig. 3 viste type og som beskrevet ovenfor. Cellen var forsynt med en katode av vevet trådduk av bløtt stål og et polytetrafluoretylen-diafragma. Anode/katode-avstanden var 1,5 til 2,0 mm.

Cellen ble fylt med mettet natriumklorid-løsning, og en strøm tilsvarende en katodestrøm-tetthet på 5 kA/m ble ledet gjennom cellen. Cellen ble drevet ved en spenning av 2,68 volt. Elektrolysen ble utført med forskjellige saltomdannelsesgrader (ved regulering av elektrolyttstrømningen) og de erholdte strøm-utbytter var som følger:

En pH på 3,1 til 3,2 (ved 50% omdannelse) ble opprettholdt i anolyttkammeret, og enn videre kunne man ikke oppdage noen nedsettelse av diafragma-permeabiliteten etter 24 dagers drift av cellen ved 50% omdannelse.

Til sammenligning ble cellen drevet med en flat titananodeplate med de samme totale dimensjoner som den ovenfor an-vendte anode og med det samme rutheniumoksyd/titandioksydbelegg. Det ble anvendt en normal anode/katode-avstand på 7,0 mm.

Ved en strømtetthet av 2 kA/m 2 var cellespenningen mye høyere enn når man brukte anoden av "lamell-typen", nemlig 3,10 volt istedenfor 2,68 volt. Fallet i strømutbytte med økende saltomdannelse var også mye høyere, som vist nedenfor:

En pH på 3,90 til 4,50 (ved 50% omdannelse) ble opprettholdt i anolyttkammeret, og en gradvis nedsettelse av diafragma-permeabiliteteh" ble konstatert over et tidsrom av 10 dager, hvor-etter det var nødvendig å rense diafragmaet, for eksempel ved å vaske det med elektrolytt.

Eksempel 2

Anoden hadde de samme dimensjoner som anoden i eksempel 1, men i dette tilfelle var dobbeltlamellene punktsveiset til en rektangulær titanramme istedenfor titanplate (dvs. at anoden var av den på fig. 5 viste type). Dette eliminerte den dirigerte innvendige sirkulasjon som er vist på fig. 4. Anoden var belagt med det samme rutheniumoksyd/titan-dioksydbelegg som i eksempel 1.

Anode/katode-avstanden var 1,5 til 2,0 mm (som i eksempel 1), og ved en strømtetthet av 2 kA/m o var cellespenningen 2,76 volt. Strømutbytte-fallet med økende saltomdannelse var litt større enn når man brukte anoden av "lamelltypen" ifølge eksempel 1, men ikke så stort som det fall som ble funnet ved bruk av en titananodeplate. Resultatene var som følger:

En pH på 3,3 til 3,4 (ved 50% omdannelse) ble opprettholdt i anolyttkammeret, og et gradvis fall i diafragma-permeabiliteten ble konstatert over et tidsrom av 25 dager, hvor-etter det var nødvendig å rense diafragmaet, for eksempel ved vask med elektrolytt.

Eksempel 3

Anoden (av den på fig. 5 viste type) besto av 58 titanlameller (1,22 mm tykkelse) bestående av 29 dobbeltlameller, hvor hver lamell hadde en lengde på 43 cm og en dybde på 7 mm, og avstanden mellom lamellene var 4 mm. Dobbeltlamellene var punktsveiset til titanrammen 28 og to titanribber 29. Lamellene var belagt med en blanding av rutheniumoksyd og titandioksyd.

Denne anode ble montert i en vertikal laboratoriedia-fragmacelle av den på fig. 6 viste type og som beskrevet ovenfor. Cellen hadde en katode av vevet trådduk av bløtt stål og et polytetrafluoretylen-diafragma. Anode/katode-avstanden var 2,5 til 3,0 mm. I

Resultatene var som følger:

Cellen ble fylt med mettet natriumklorid-løsning, og

en strøm tilsvarende en katodestrøm-tetthet på 2 kA/m 2 ble ledet gjennom cellen. Cellespenningen var 2,7 volt.

Når cellen ble drevet ved 50% saltomdannelse, ble en pH på 3,4 opprettholdt i anolyttkammeret, og enn videre kunne man ikke oppdage noen nedsettelse av diafragma-permeabiliteten etter 24 dagers drift.

Eksempel 4

Anoden besto av 58 titanlameller (1,22 mm tykkelse) bestående av 29 dobbeltlamell, hvor hver lamell hadde en lengde på 43 cm og en dybde på 7 mm, og avstanden mellom lamellene var 4 mm. Dobbeltlamellene var punktsveiset til titanrammen 1 og to titanribber 2. Lamellene var belagt med en blanding av rutheniumoksyd og titandioksyd.

Katoden besto av 58 lameller av bløtt stål bestående av 29 dobbeltlameller, hvor hver lamell hadde en lengde på 43 cm og en dybde på 7 mm, og avstanden mellom lamellene var 4 mm. Dobbeltlamellene var punktsveiset til rammen 1 av bløtt stål og to ribber 2 av bløtt stål.

Anoden og katoden ble montert i en vertikal laboratorie-diaf ragmacelle av den på fig. 6 viste type og som beskrevet ovenfor. Cellen var forsynt med et polytetrafluoretylen-diafragma. Anode/katode-avstanden var 1,5 til 2,0 mm.

Cellen ble fylt med mettet natriumklorid-løsning, og en strøm tilsvarende en katodestrøm-tetthet på 2 kA/m 2 ble ledet gjennom cellen. Cellespenningen var 2,65 til 2,7 volt.

Når cellen ble drevet ved 50% saltomdannelse, ble en

pH på 3,2 til 3,4 opprettholdt i anolyttkammeret, og enn videre kunne man ikke oppdage noe fall i diafragma-permeabiliteten etter 24 dagers drift.

Eksempel 5

En anode, 100 cm høy og 32 cm bred, ble erholdt ved å punktsveise 30 dobbeltlameller til én kompakt titanplate. To slike anoder ble forbundet rygg mot rygg ved hjelp av vertikale U-formede avstandsstykker av titan, hvorved det erholdtes en kasseanode hvor en innvendig sirkulasjon ned i det indre av kassen var mulig. Den resulterende anode ble belagt med det samme rutheniumoksyd/titandioksydbelegg som i eksempel 1.

To slike anoder ble montert i en vertikal diafragmacelle av den på fig. 10 viste type inneholdende to halv-katode-fingre med 100 cm høyde og 32 cm bredde, og en sentral katode-finger, idet katodesettet på forhånd var kledd med et avsatt krysotilasbest-diafragma med en tykkelse på 2 til 3 mm. Anode/katode-avstanden var 6 mm.

Cellen ble fylt med mettet natriumklorid-løsning, og en strøm tilsvarende en katodestrøm-tetthet på 2,5 kA/m 2 ble ledet gjennom cellen. Cellespenningen (titan til bløtt stål) var 3,33 volt. Strømutbytte-resultatene var som følger:

Claims (6)

1. Elektrolysecelle, særlig til elektrolyse av vandige alkalimetallkloridoppløsninger, hvilken celle omfatter en anode (1,2), en katode (14, fig. 3) og et diafragma (17) mellom anoden og katoden, hvilken anode i det minste på en del av sin overflate har et elektrokatalytisk aktivt belegg, f.eks. et platinametall-oksyd og et oksyd av et filmdannende metall, og hvor anoden fortrinnsvis består av et filmdannende metall eller legering, f.eks. titan eller en titanlegering, karakterisert ved at anoden består av flere adskilte parallelle vertikalt anordnede lameller, staver eller kanalformede deler (2,30,38) som danner vertikale kanaler, montert på understøttelsesorganer (1,28,29) som danner en del av anoden, hvor lamellene, stavene eller de

kanalformede deler er stivt montert i cellen, slik at anode/katode-avstanden er 6 mm eller mindre, og hvor katoden eventuelt består av flere parallelle lameller, staver eller kanalformede deler (30') montert på understøttelsesorganer (28',29', fig. 8).

2. Elektrolysecelle ifølge krav 1, karakterisert ved at anoden består av en rekke innbyrdes adskilte dobbeltlameller (30,38) som er forbundet med hverandre ved hjelp av et eller flere bropartier egnet for forsterkningsformål og/eller for forbindelse med understøttelsesorganene.

3. Elektrolysecelle ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at avstanden mellom til-støtende lameller, staver eller kanalformede deler er 1,5-10 mm, fortrinnsvis 2-5 mm.

4. Elektrolysecelle ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at anoden har åpninger eller passasjer (3,4), slik at anolytten kan strømme gjennom anoden under cellens drift.

5. Elektrolysecelle ifølge krav 1, karakterisert ved at katoden består av flere parallelle dobbeltlameller (30') som er forbundet med hverandre ved hjelp av et eller flere bropartier egnet for forsterkningsformål og/eller for forbindelse med understøttelsesorganer (28',29', fig. 8).

6. Elektrolysecelle ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at anode/katode-avstanden er 1,5-3 mm.