NO145016B - Vertikal membranfri elektrolyseanordning. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en vertikal membranfri elektrolyseanordning, særlig for fremstilling av oksyderte halogenforbindelser, innbefattende et vertikalt hus som er forsynt med et nedre elektrisk nøytralt elektrolyttinnløpskam-

mer og et øvre elektrisk nøytralt elektrolyttutløpskammer for å bibeholde minimal turbulens i elektrolysesonen.

Anvendelse av aktivt klor eller alkalimetallhypokloritter for sterilisering av drikkevann er blitt mer og mer vanlig. Slike forbindelser er også blitt brukt for å hindre vekst av bakterier og for behandling av biologiske utslipp,

for å hindre en akkumulering av alger og for å oksydere organiske forbindelser i svømmebassenger og i industrielt kjøle-vann. For disse formål har konsentrasjonen av fritt klor vært av størrelsesorden på fra 1 - 2 mg pr. liter, og man har kom-mersielt brukt klor på gassflasker. Bruken av klor reiser imidlertid visse tekniske problemer med hensyn til nøyaktig dosering, og skaper dessuten forskjellige farer på grunn av den høye giftigheten som man har hos gassformet klor, noe som gjør transport og lagring av klor uønsket, og dette har gjort at mange myndigheter har meget strenge regler for transport av klor gjennom sterkt bebyggede områder.

For å unngå de problemer som forårsakes av flytende eller gassformet klor, har man brukt alkalimetallhypokloritter i konsentrasjoner på fra 100 - 180 g pr. liter aktivt klor,

men også et slikt materiale har lagringsproblemer, transport-problemer og doseringsproblemer. Bruken av alkalimetallhypokloritter krever en transport og lagring av store mengder væske som har en tendens til å miste sitt aktive klor, da spesielt om sommeren hvor det er stor nødvendighet for å ste-rilisere vann, og dette gjør det vanskelig å utføre en nøy-aktig dosering. Videre har det også vist seg at den alkalini-tet som man får med hypoklorittoppløsningen skaper problemer i forbindelse med videre anvendelse av det behandlede vann.

En tidligere kjent vertikal elektrolysecelle for fremstilling av aktivt klor fra saltlake er beskrevet i US-

PS nr. 3.766.044 (fig. 5), og nevnte celle er utformet for fremstilling av klorat hvor nevnte anoder og katoder er sveiset til de plater som atskiller de individuelle enhetene. De individuelle enheter må imidlertid boltes sammen, noe som øker konstruksjonsomkostningene og øker sammenstillingspro-blemene, idet anodene og katodene ikke er understøttet i hver sin ende, videre er strømgjennomgangen i apparatet dår-lig, bruken av resirkuleringsrom omkring cellen og katode-anode-platen hindrer at man effektivt kan bruke den gass-løftende effekt man har i en slik celle for å fjerne reak-sjonsprodukter og utfelte stoffer fra apparatet, og man får derfor tilbake i cellen både elektrolytt og biprodukter ved elektrolysen på grunn av nevnte resirkuleringsrom.

Fra US-PS nr. 3.849.281 er det kjent en vertikal bipolar elektrolysecelleanordning i hvilken anodene og katodene danner horisontale skillevegger i cellen og derved forhindrer en rett oppoverrettet strøm av elektrolytt gjennom cellen. Elektrolytten i US-PS nr. 3.849.281 retarderes av en siksakbane, og hydrogengass samles i lommer under hver isolasjonsskillevegg og har derfor en tendens til å danne store bobler. Disse bobler vil retardere strømmen av elektrolytt og vil indusere en pulserende strøm av elektrolytt som blir mere alvorlig i de øvre celleenheter. Strømfor-delingen langs elektrodegapet vil være ubalansert på grunn av konstruksjonen av den U-formede katode med strømtettheten størst i bunnen av katoden og tilnærmet null ved den åpne ende.

Videre vil de nøytrale kamre ved topp og bunn

ved anordningen i US-PS nr. 3.849.281 ikke tjene som turbu-lensreduserende rom, da turbulensen i elektrolytten induser-es hver gang i det øyeblikk hvor elektrolytten forandrer ret-ning, og dette opptrer ved hver gjennomgang av elektrolytten gjennom cellene i isolasjonsskilleveggene og også i hver celleenhet.

Det er en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en vertikal membranfri elektrolyseinnretning som opptar et minimum av rom og som har øket effektivitet fordi man anvender en gassiøftende effekt som opptrer i elektrolytten under elektrolysen for å fjerne elektrolyseproduktet og bunnfall fra apparatet slik at man hindrer en tilstopping av dette.

Denne hensikt oppnås ved en elektrolyseanordning

av den innledningsvis nevnte art og som er kjennetegnet ved det som fremgår av kravene.

Ved den utførelse som er kjent fra det ovenfor om-talte US-PS. 3.766.044 foreligger det ikke noe nøytralt innløpskammer og utløpskammer og av denne grunn vil strømmen av elektrolytt i det nederste og det øverste cellekammer være ujevn og turbulent. Dette er ikke tilfelle ved elektrolyseanordningen ifølge oppfinnelsen, hvor det benyttes et øvre og nedre nøytralt kammer i hvilke kamre elektrolyse ikke finner sted og hvor det er en jevn elektrolyttstrøm inn i elektrolysecellene. Videre er det ved den anordning som er kjent fra US-PS 3.766.044 anordnet resirkulasjonsrom som ikke forefinnes ved elektrolyseanordningen ifølge oppfinnelsen. Tilstedeværelsen av disse resirkulasjonsrom forhindrer bruken av gassløftevirkningen fra boblene som dannes. I realitet-en vil ved anordningen i henhold til det nevnte U.S. patent den indre resirkulasjon av elektrolytt i hver celleenhet be-virke at hydrogen føres gjennom hullene i den bipolare plate, mens elektrolytten resirkulerer nedover. Ved oppfinnelsen utnyttes i motsetning hertil fordelene ved gassløftevirkning-en ved at det tilveiebringes en rett elektrolyttstrøm oppover gjennom elektrolysecellen og denne rette strøm mellom anoden og katoden reduserer oppsamlingen av uløsbare partikler som noen ganger utfelles i cellen, slik at disse stoffer kan før-es ut av cellen av denne elektrolyttstrøm.

Det vertikale hus for elektrolysecellen kan være

fremstilt av ethvert egnet materiale, såsom stål, andre metaller eller plaststoffer såsom polyvinylklorid, og er vanligvis utstyrt med et isolerende, inert materiale for å hindre strøm-tap gjennom beholderen og for å unngå korrosjonsproblemer. Tverrsnittet på nevnte hus kan være av enhver egnet form, såsom firkantet, rektangulært eller sirkulært. I en utførelse er elektrolysecellen innsatt i et rør i en elektrolyttkrets.

De oppdelende skiveformede elementer ka«n være fremstilt av et ikke-ledende, elektrolyttinert materiale, såsom keramisk materiale eller inerte plaststoffer, og deres tverrsnitt er i alt vesentlig det samme som i nevnte vertikale hus, slik at det ikke er noen bevegelse av elementene, ingen bevegelse på anodene og katodene i elementene og ingen lekkasje av elektrolytt rundt dem. Nevnte oppdelende elementer er utstyrt med en rekke huller som er jevnt fordelt over tverrsnittet hvor de bipolare elektroder kan festes.

De oppdelende skiver har også jevnt over sitt tverrsnitt en rekke blindhull eller spalter på hver side for å feste enden av anodedelen og katodedelen på den bipolare elektrode. Dette gjør at man lett kan feste sammen katodene og anodene i hver celleenhet slik at de har jevn avstand fra hverandre.

De oppdelende skiver er slik konstruert at elektrolytten kan strømme fra en celleenhet til neste enhet. Dette

kan gjøres ved at man tilveiebringer en rekke hull eller spalter gjennom den oppdelende plate eller ved å bruke en hul bipolar elektrode med hull like over og under de oppdelende elementer eller ved å tilveiebringe hull for de bipolare elektroder gjennom de oppdelende elementer og som er tilstrekkelig store til at elektrolytten kan passere. I dette tilfelle blir elektrodene ikke festet i hullene på de oppdelende skiver og de oppdelende skiver holdes på plass ved hjelp av flere små skruer eller på annen egnet måte.

De bipolare elektroder kan være fremstilt av forskjellige materialer alt avhengig av den spesifikke elektrolytt samt de elektrolyseprodukter som dannes. Elektrodene kan være fremstilt av et enkelt resistent metall såsom titan eller tantal eller et platinagruppemetall, og kan være bimetallisk med anodedelen fremstilt av et metall såsom titan og katodedelen fremstilt av et annet metall såsom stål, rustfritt stål, kobber, solv, etc. som er egnet for de tilstander som hersker omkring katoden. Anode- og katodedelene kan være i direkte kontakt med hverandre eller kan være forbundet ved hjelp av et intermediært metall.

Anodedelen av den bipolare elektrode er fortrinnsvis fremstilt av et metall med et elektroledende, elektrokatalytisk belegg på yttersiden som er istand til å lede elek-trisitet fra elektrolytten i lange tidsrom uten å bli passi-visert, og katodedelene kan være fremstilt av samme metall uten et elektrokatalytisk belegg.

Eksempler på egnet anodebelegg er platinagruppeme-taller såsom platina, palladium, iridium, ruthenium, osmium eller rhodium eller legeringer av disse; gull, sølv, jern, nikkel, krom, kobber, bly og mangan, samt oksyder, nitrider, sulfider og karbider av disse metaller, samt blandinger av dem. Mest egnet er beleggene av et metalloksyd og en ikke-filmdannende leder slik det er beskrevet i US-PS nr.3.632.498.

Hvis den bipolare elektrode er bimetallisk, så er det i visse tilfeller vanskeligheter med å sveise de to me-tallene sammen, og dette kan unngås ved å tilveiebringe et tredje metall mellom anode-og katodedelene som lettere lar seg sveise eller feste til de to første metaller. Hvis f.eks. anodedelen er fremstilt av titan og katodedelen er fremstilt av stål, vil man med fordel kunne innsette en kobberdel som lett lar seg feste i den ene enden til stålet og i den andre enden til nevnte titan.

Det intermediære metall i en bimetallisk elektrode av denne type kan også funksjonere som hinder for hydrogenatomer som ellers kunne vandre over katoden til anoden. Vand-rende hydrogenatomer som diffunderer til anoden kan forårsake blæredannelse og oppsvelling av det bærende metall som destru-erer eller ødelegger det elektrokatalytiske belegget. Når kobber brukes mellom titan og stål, virker kobberet som en barriere for diffusjon av hydrogenioner til anoden.

Det vertikale hus i elektrolysecellen er tilveiebragt med innløp- og utløpsanordninger i bunnen og toppen, og i en foretrukken utførelse består disse anordninger av kamre i hver ende slik at man får en turbulenshindrende anordning ved innløpet og noe lignende for å hindre turbulens i den annen ende.

På grunn av elektrolyseanordningens vertikale kon-struksjon vil elektrolyttstrømmen i alt vesentlig være rett og man unngår turbulens i cellen. Denne rette strøm av elektrolytt gjennom rommet mellom tilstøtende anoder og katoder som danner elektrolysegapet reduserer akkumuleringen av uopp-løselige partikler som ellers måtte bli utfelt i cellene, noe som er et spesielt problem når man bruker sjøvann som elektrolytt. De faste stoffer føres ut av cellen ved hjelp av denne elektrolyttstrøm, og hastigheten på elektrolytten øker fra inntaket til uttaket ved å bruke den gassløfende effekt på de gasser som dannes under elektrolysen.

De hydrogenbobler som dannes under elektrolysen vil ikke ha muligheter til å stagnere i celleenhetene og danne gasslommer på grunn av elektrolyttens rettlinjede.strøm.

I stedet for vil hydrogenboblene bli jevnt dispergert i elektrolytten og øke i konsentrasjon idet elektrolytten stiger opp gjennom den vertikale cellen, hvorved man øker elektrolytthas-tigheten i den øvre del av elektrolysecellen. I foreliggende oppfinnelse gjør man således anvendelse av den løftende effekt man får på de gasser som dannes, og dette resulterer i en øk-ning på elektrolytten etter hvert som den stiger gjennom de forskjellige celleenheter. Den jevne strømmen over hele elek-trolysecellens tverrsnitt, den progressive økningen på hastigheten av elektrolytt og gassdispersjonen som stiger opp gjennom elektrolysecellen, samt fraværet av turbulensinduser-te indre resirkulasjonsstrømmer .eller stagnerende soner, hindrer en sedimentasjon av faste partikler såsom utfelninger av kalsium og magnesium, organiske stoffer etc, inne i elektrolysecellen. Disse faste partikler holdes i suspensjon og blir effektivt ført vekk av strømmen av elektrolytt og gass.

De vedlagte tegninger illustrerer foretrukne ut-førelser av oppfinnelsen, og følgende figurer er vist: Fig. 1 er et partielt vertikalt snitt gjennom en vertikal elektrolysecelle ifølge foreliggende oppfinnelse med platelignende bipolare elektroder. Fig. 2 er et delvis vertikalt snitt av fig. 1 tatt

langs linjen II-II.

Fig. 3 er et horisontalt snitt av en elektrolysecelle som vist i fig. 1 tatt langs linjen III-III. Fig. 4 er et forstørret vertikalt snitt gjennom et oppdelende element samt plasseringen av bipolare elektroder fremstilt av et enkelt metall. Fig. 5 er et horisontalt snitt tatt på fig. 4 langs linjen V-V. Fig. 6 er et forstørret loddrett snitt gjennom en annen form for oppdelende element samt plassering av bimetalliske bipolare elektroder. Fig. 7 er et horisontalt snitt tatt på fig. 6 langs linjen VII-VII.

Fig. 8 er et loddrett snitt gjennom en utførelse

av en vertikal elektrolysecelle ifølge foreliggende oppfinnelse med stavformede bipolare elektroder og et sirkulært tverrsnitt.

Fig. 9 er et forstørret delvis tverrsnitt av to oppdelende elementer og bipolare staver fra elektrolysecellen på fig. 8. Fig. 10 er et delvis horisontalt snitt gjennom de oppdelende elementer fra fig. 9. Fig. 11 og 12 er forstørret delvise vertikale og loddrette snitt henholdsvis, av et oppdelende element ifølge foreliggende oppfinnelse med bimetalliske bipolare elektroder. Fig. 13 er en skjematisk fremstilling av et elektro-lysesystem som kan brukes for fremstilling av natriumklorat fra en natriumkloridoppløsning.

Som vist på fig. 1-3 består den viste elektrolysecelle av et hus 1 som er utstyrt med innløpskammer 2 og ut-løpskammer 3. Elektrolytten føres inn i innløpskammer 2 ved hjelp av et rør 4 og fjernes fra elektrolysecellen ved hjelp av røret 5 som kan være forbundet med et gass-væskeseparasjons-kar hvis dette er ønskelig. Fig. 1 viser en elektrolysecelle med bare to fullstendige elektrolysekamre samt deler av andre kamre. Det er underforstått at man i nevnte hus kan tilveiebringe ethvert ønskelig antall elektrolysekamre og at nevnte hus 1 kan forlenges slik at man kan plassere så mange elektrolysekamre eller celler som er ønskelig. Elektrolyseenheten eller cellen er utstyrt med en positiv plate 6 forbundet med den passende polen på en elektrisk tilførselskilde (ikke vist) ved hjelp av terminalen 7 og staven 8 og er videre utstyrt med en negativ terminal plate 9 forbundet med terminalene 10 og tilførselsstaven 11 til nevnte energikilde. Platene 6 og 9 danner sammen med den isolerende sylinder 15 væsketette for-seglinger i hver ende slik at det hindres lekkasje av elektrolytt.

Den anodiske delen på de bipolare elektroder i den laveste celleenheten er i kontakt med den positive terminale plate 6, og katodedelen på elektrodene i den øverste celleenheten er i kontakt med den negative terminale plate 9. Ethvert ønskelig antall celleenheter kan være plassert mellom den terminale positive endeenhet og den terminale negative endeenhet og strømmen kan gå fra bunnen til toppen eller vise versa. Det skjer ingen elektrolyse i innløps- og utløpsdel-ene 2 og 3, ettersom det bare er én elektrodetype tilstede i disse avdelinger.

De bipolare elektroder 12 som er vist på fig. 1 er midt på skilt ved hjelp av en rekke oppdelende elementer 13 fremstilt av et isolerende materiale, såsom polyvinylklorid, plexiglass, ebonitt, gummi, keramisk materiale og lignende, som kan være utstyrt med pakningen 16 mellom de oppdelende elementer og elektrodene. De oppdelende elementer 13 og elektrodene 12 virker som horisontale vegger som avdeler de individuelle celleenhetene. De bipolare elektroder på fig. 1 er vist som metalliske plater og de oppdelende elementer over og under de bipolare elektrodene er utstyrt med gropene eller falsene 14 for endene av elektroden og gir enkel, automatisk av-deling og mekanisk stivhet på elektrodene i en celleenhet. Noen av elektrodene går tvers gjennom det oppdelende element 13 som vist på fig. 4, mens noen av elektrodene avsluttes og holdes på plass i spaltene 14. Den indre del av cellehuset 1 er utstyrt med indre isolerende hus 15 for å isolere elektrolyseenhetene fra selve huset. De oppdelende elementer 13 er utstyrt med spalter 16a (fig. 5) som muliggjør en jevn strøm av elektrolytt opp gjennom elektrolyseenheten. Elektrolysestrømmen føres fra den positive plate 6 til de positive ender på de bipolare elektroder 12 og så gjennom de oppdelende elementer 13 til de negative ender på de bipolare elektroder i den første celleenheten, gjennom den elektrolytt som forefinnes her og til den positive ende på neste sett av bipolare elektroder og så opp gjennom overliggende celle på samme måte inntil strømmen når den negative plate 9. Som vist på fig. 1 vil lederne fra bunnplaten 6 være forbundet med elektrodene som går gjennom det nedre oppdelende element 13 og går inn i falsene eller gropene 14 på bunnsiden av neste høyere oppdelende element 13a. Elektrodene 12 som hviler i falsene eller gropene 14 på toppdelen av nedre oppdelende element 13 går gjennom huller i neste høyere oppdelende element 13a og inn i neste høyere celleenhet etc,

og slik fortsetter man opp gjennom hele cellehøyden inntil man når toppenheten. I denne enhet vil elektrodene gå gjennom det oppdelende element og er forbundet med topplaten 9, slik at 'man får fullstendige bipolare forbindelser gjennom hele cellen uansett antall celleenheter i cellen.

Den natriumkloridoppløsning som føres gjennom celleenhetene som altså er forbundet i serie, blir elektrolysert etter følgende reaksjoner:

De hydrogenbobler som utvikles ved katoden og eventuelle andre frie gasser blir ført oppover ved hjelp av elektrolytten og gjør at denne øker i hastighet etter hvert som den passerer gjennom hver høyere celleenhet etter hvert som mengden av hydrogen øker fra enhet til enhet. Tettheten på elektrolytten avtar etter hvert som hydrogenboblekonsentra-sjonenøker, og dette reduserer dannelsen av uønskede avset-ninger foruten at disse lett føres vekk.

De metalliske bipolare elektroder kan være i form av metallplater, ekspandert metall, metallnett etc, eller striper av metall eller i form av staver. Elektrodene kan være laget av metaller såsom titan, tantal, zirkonium, niob, molybden, wolfram, etc, eller legeringer av disse eller av en silisium-jernlegering. Den anodiske delen er belagt med et elektrisk ledende, elektrokatalytisk belegg. I den ut-førelse som er vist på fig. 6 og 7 er de bipolare elektroder 12 bimetalliske hvor anodedelen 18 er fremstilt av et egnet metall med et belegg av et elektrisk ledende, elektrokatalytisk materiale, mens katodedelen 19 er fremstilt av et annet metallisk materiale som er egnet for katodiske beting-elser, såsom stål, kobber, sølv, rustfritt stål etc. For å unngå problemer med sveisingen er det innsatt et mellomstyk-ke 20 av et egnet tredje materiale, såsom kobber, som så kan sveises til enden av anodedelen 18 og katodedelen 19. Delen 20 hindrer også hydrogenvandring fra katodedelen 19 til anodedelen 18. Pakninger 16 er tilveiebragt i denne utførelse slik at man tetter området omkring stykkene 20 for å hindre en korrosjon av disse på grunn av elektrolytten og eventuelle elektrolyseprodukter. I utførelsen på fig. 6 og 7 er det oppdelende elementet 13 utstyrt med sirkulære hull 21 i stedet for spalter for en oppadstigende passasje av elektrolytt.

I den utførelse som er vist på fig. 8 - 10 er elektrolysecellen i form av et sirkulært rør med bipolare elektroder i form av metalliske staver. Elektrolysecellen består av et hus 22 utstyrt med innløpsdyse 23 som fører til et inn-løpskammer 24 samt en utløpsdyse 25 som står i forbindelse med et nøytralt utløpskammer 26. Huset kan være fremstilt av ethvert egnet materiale, såsom polyvinylklorid og kan være utstyrt med et inert isolerende materiale i form av en hylse 27.

Den nedre ende av huset 22 er lukket ved hjelp av en. plate 28 gjennom hvilken det er fort en positiv terminal 29 for forbindelse med en energikilde. Platen 28 er fortrinnsvis sveiset til huset, men kan også være festet på enhver, annen egnet måte,, f.eks. ved hjelp av bolter. Terminalen 29 er forbundet med endeplaten 30 som danner en væsketett pak-ning med hylsen 27. For å sikre god elektrisk kontakt mellom basisplaten 30 og de bipolare elektroder 31 når elektrolyse-' cellen settes sammen, kan det være boret huller i endeplaten 30 og stavene 31 i den sammensatte celle settes inn i disse huller og sveises til disse, hvoretter platen 30 sveises til terminalen 29.

Den øvre ende av huset 22 er lukket ved plate 32 som fortrinnsvis er festet slik at den kan fjernes fra huset 22

for å få tilsyn med cellen for vedlikehold. Terminalen 33

går gjennom plate 32 og er elektrisk forbundet til endeplaten 34 som sammen med hylsen 27 danner en væsketett toppakning,

og de bipolare elektroder 31 er festet til platen 34 på samme måte som i forbindelse med platen 30.

Utførelsen på fig. 8 - 10 og utførelsen på fig. 1 -

6 kan ha ethvert ønskelig antall aktive elektrolysekamre, og skjønt bare to aktive elektrolysekamre eller celler er vist på fig. 8, så er det underforstått at ethvert ønskelig antall elektrolysekamre eller celler kan plasseres i samme elektro-lysehus.

Elektrolyseenheten på fig. 8 - 10 er karakteri-

sert ved et elektrisk nøytralt bunnkammer 24 og et elektrisk nøytralt toppkammer 26 som bidrar til en jevn strømfordeling av elektrolytt gjennom hele elektrolyseenheten. Elektrolytt føres inn i nedre kammer 24 og føres over i det umiddelbart overliggende kammer gjennom hull eller spalter i det oppdel-

ende element som deler elektrolyseenheten i en rekke elektrolysecelleenheter. Elektrolyttstrømmen ér derfor langsgående parallelt med elektrodene og de hydrogenbobler som dannes har ingen mulighet til å stoppe opp og danne gasslommer. Det er ingen resirkulasjonsrom i de individuelle celleenheter. I-stedenfor blir hydrogenboblene dispergert i elektrolytten og strømmer sammen med denne oppover slik at man får en løften-

de effekt som øker hastigheten på elektrolytten fra celleenhet til celleenhet, noe som gir progressivt høyere strømningshas-tigheter i cellene nær toppen. Elektrolyseenheten på fig. 8 - 10 er som på fig. 1 oppdelt ved hjelp av en rekke oppdelende elementer 35 som er nøye tilpasset hylsen 27 slik at det dan-

nes en rekke celleenheter som kan holdes på plass ved hjelp

av skruer hvis dette er nødvendig.

Som vist på fig. 9 og 10 er de bipolare elektroder 37 fremstilt av et enkelt metall såsom titan, og anodedelen 37a er utstyrt med et elektrokatalytisk belegg mens katodedelen 37b er ubelagt. Det oppdelende element 35 i denne ut-førelse er utstyrt med en rekke hull 36 som er jevnt fordelt over hele overflaten og gjennom hvilke det er plassert bipolare elektrodestaver, samtidig som man lar det bli igjen et visst rom omkring hver stav hvor elektrolytten kan passere

• fra en celleenhet til neste enhet. Det oppdelende element

35 er også utstyrt med en rekke blindhull 36a på begge de horisontale sider som også er jevnt plassert over hele tverrsnittet for der å kunne plassere endene av elektrodene 31

som fører gjennom hullene i det oppdelende element i celleenheten like under og like over det oppdelende element. Dette tilveiebringer en enkel anordning for å holde katode- og anode-delene av de bipolare elektrodestavene på plass slik at det blir et jevnt elektrolyttgap mellom hver anode og katode, og man får en bipolar ledning fra celleenhet til celleenhet. I den modifikasjon som er vist på fig. 11 og 12, er de bipolare stavelektrodene 38 bimetalliske og fast plassert i det oppdelende element 30 og det er følgelig ikke nødvendig med skruer for å holde det oppdelende element 39 i stilling. Anodedelen 38a av stavelektroden 38 er fremstilt av et egnet materiale såsom titan med et belegg av et elektrisk ledende, elektrokatalytisk belegg, mens katodedelen 38b er fremstilt av et egnet materiale såsom jern eller stål. For å lette forbindelsen mellom de deler er en kobberstripe 40 sveiset på den ene enden av katodedelen 38b, mens den annen del av kobberstripen er festet til anodeenden 38a. Hullene 41 gjennom det oppdelende element hvor de bipolare elektroder er plassert er tettet for inntrengning av elektrolytt for å be-skytte stripen 40 fra korrosjon, noe som ellers lett kunne opptre. Dette kan utfores ved hjelp av ethvert egnet materiale, f.eks. en harpiks.

Det oppdelende element 39 er utstyrt med en rekke blindhull 42 for plassering av endene på stavelektrodene 38 som nevnt ovenfor, og er videre utstyrt med en rekke hull 43 som gjør at man får en rettstrøm av elektrolytt fra en celleenhet til neste.

Elektrolyseceller av den type som er vist på fig. 1-12 kan brukes for elektrolyse av fortynnede saltlaker såsom sjøvann, for derved å få dannet oksyderende forbindelser av klor, såsom hypokloritt, og kan også brukes for fremstilling av klorater og perklorater fra vandige kloridoppløsning-er. Når sjøvann blir elektrolysert, vil normale urenheter, såsom kalsium, magnesium, kalium etc, samt alger bli utfelt og vil vanligvis bli avsatt på elektrodene og ødelegge disse. Ved at man imidlertid bruker den gassløftende effekt på de dannede hydrogenbobler og eventuelle andre gasser, vil elektrolytten strømme raskere gjennom hver suksessive høyere celleenhet, slik at elektrolytten og eventuelle utfelte faste stoffer vil bli ført fra en celleenhet til den neste høyere enhet, noe som reduserer i meget høy grad avsetningen av fas-

te stoffer i enhetene og hindrer eller forsinker i meget høy grad enhver tilstoppende effekt. Et typisk sett for driftsdata for elektrolyse som brukes for å utvikle aktivt klor i form av hypokloritt som skal brukes for å klorinere sjøvann som skal brukes som et kjølemedium i et større industrielt kompleks, er følgende:

Et tilsvarende sett for driftsdata for en klorat-prøveinstallasjon er angitt nedenfor:

I denne prøven ble elektrolyseenheten forbundet med en reaktortank, og elektrolytten ble resirkulert fra tanken til elektrolyseenheten. Stabile konsentrasjoner av klorat og klor i elektrolytten ble oppnådd ved kontinuerlig å ta ut elektrolytt og tilføre supplerende mengder av saltlake til reaktor tanken. Sirkulasjon av elektrolytten fra elektrolyseenheten til tanken og tilbake ble kun tilveiebragt ved den løftende effekt man fikk av hydrogengassboblene inne i elektrolyseenheten.

Når man fremstiller klorater, bruker man høyere temperatur, og man må bruke konstruksjonsmaterialer som er ognet for disse høyere temperaturer, ellers vil celleutform-ingen i alt vesentlig være den samme. For kloratfremstilling vil det imidlertid være foretrukket å tilveiebringe en serie separate forbundne elektrolyseenheter hvor elektrolytten føres i serie gjennom hver av elektrolyseenhetene. Fig. 13 viser et system som blir brukt for fremstilling av natriumklorat hvor den vandige natriumkloridoppløsningen ble tilført gjennom ledning 44 inn i elektrolyseenhet 45 som fortrinnsvis har fem elektrolysecelleenheter. Elektrolytten ble fjernet fra celle 45 gjennom ledning 46 og ble ført gjennom et gass-væske-separasjonskar 47 for utventilering av hydrogengassen i elektrolytten og inn i bunnen av elektrolyseenhet 48. Elektrolytten ble fjernet herfra gjennom ledning 49 gjennom væske-gasseparator 50 og så gjennom elektrolyseenhet 51. Den re-sulterende kloratoppløsning ble fjernet gjennom ledning 52 og ført til gass-væskeseparator 53 og så gjenvunnet. Man kan lett utføre andre modifikasjoner både med hensyn til apparater og fremgangsmåter ifølge foreliggende oppfinnelse uten at man derfor forlater oppfinnelsens intensjon, slik denne fremgår av de etterfølgende krav.

Claims (6)

1. Vertikal membranfri elektrolyseanordning, særlig for fremstilling av oksyderte halogenforbindelser, innbefattende et vertikalt hus (1) som er forsynt med et nedre elektrisk nøytralt elektrolyttinnløpskammer (2) og et øvre elektrisk nøytralt elektrolyttutløpskammer (3) for å bibeholde minimal turbulens i elektrolysesonen, karakterisert ved at flere elektrisk ikke-ledende og mot elektrolytten inerte oppdelingsskiver (13, 35, 39) er anordnet horisontalt i huset og har et tverrsnitt som i det vesentlige •svarer til husets horisontaltverrsnitt, slik at de mellom seg danner flere kamre, at flere bipolare elektroder (12, 37, 38) hver går gjennom en oppdelingsskive (13, 35, 39) og er jevnt fordelt over husets tverrsnitt med anodedeler (18, 37a, 38a) og katodedeler (19, 37b, 38b) som rager like langt ut fra de respektive oppdelingsskiver, liggende forskutt mellom katodedeler og anodedeler til hosliggende grupper av elektroder, og at det i oppdelingsskivene er utformet i og for seg kjente åpninger (16a, 21, 36) som gir en jevn strømning oppover for elektrolytten fra ett kammer til det nærmest høyereliggende kammer.

2. Elektrolyseanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at hver oppdelingsskive (13, 35, 39) på sin øvre og nedre horisontale flate er utstyrt med utsparinger (14, 36a, 42) for å oppta endene til de bipolare elektroder (12, 37, 38), som passerer gjennom oppdelingsskivene (13, 35, 39) ovenfor og nedenfor nevnte skive for å tilveiebringe en jevn mellomromsfordeling for elektrodene.

3. Elektrolyseanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at de bipolare elektroder (12) er utformet av to, ende mot ende sammenføyde metallstykker.

4. Elektrolyseanordning ifølge krav 3, karakterisert ved at de nevnte metallstykker (18, 19) er forbundet ved hjelp av et tredje metall (20).

5. Elektrolyseanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at elektrodene (12) er fremstilt av ett eneste metall og at anodedelen (37a) har et elektrisk ledende, elektrokatalytisk belegg over i hvert fall en del av sin flate .

6. Elektrolyseanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at elektrodene har form av staver (31, 37).