NO145343B - Bipolar elektrolysecelle for fremstilling av alkalimetallhalater - Google Patents
Bipolar elektrolysecelle for fremstilling av alkalimetallhalater Download PDFInfo
- Publication number
- NO145343B NO145343B NO744317A NO744317A NO145343B NO 145343 B NO145343 B NO 145343B NO 744317 A NO744317 A NO 744317A NO 744317 A NO744317 A NO 744317A NO 145343 B NO145343 B NO 145343B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- back plate
- bipolar
- cell
- electrolyte
- anode
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 30
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 30
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 title claims description 15
- -1 ALKALIMETAL METALS Chemical class 0.000 title description 9
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 39
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 24
- 239000002585 base Substances 0.000 claims description 21
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 13
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 12
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 11
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 9
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical group [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 6
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 51
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 7
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 6
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 6
- WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N hypochlorite Inorganic materials Cl[O-] WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 5
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- BZSXEZOLBIJVQK-UHFFFAOYSA-N 2-methylsulfonylbenzoic acid Chemical compound CS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O BZSXEZOLBIJVQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001508 alkali metal halide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000008045 alkali metal halides Chemical class 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 2
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 2
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000005056 cell body Anatomy 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M chlorate Inorganic materials [O-]Cl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-N chloric acid Chemical compound OCl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 2
- QBWCMBCROVPCKQ-UHFFFAOYSA-M chlorite Chemical compound [O-]Cl=O QBWCMBCROVPCKQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229940005993 chlorite ion Drugs 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- XSXHWVKGUXMUQE-UHFFFAOYSA-N dioxoosmium Chemical compound O=[Os]=O XSXHWVKGUXMUQE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 2
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 2
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M potassium bromide Chemical compound [K+].[Br-] IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- JHJLBTNAGRQEKS-UHFFFAOYSA-M sodium bromide Chemical compound [Na+].[Br-] JHJLBTNAGRQEKS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- JHWIEAWILPSRMU-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-3-pyrimidin-4-ylpropanoic acid Chemical compound OC(=O)C(C)CC1=CC=NC=N1 JHWIEAWILPSRMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XWNSFEAWWGGSKJ-UHFFFAOYSA-N 4-acetyl-4-methylheptanedinitrile Chemical compound N#CCCC(C)(C(=O)C)CCC#N XWNSFEAWWGGSKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920001875 Ebonite Polymers 0.000 description 1
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QIGXCGDYZRKCEN-UHFFFAOYSA-N O=[Ir](=O)=O Chemical compound O=[Ir](=O)=O QIGXCGDYZRKCEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UOEHQMCXBPRFEY-UHFFFAOYSA-N O=[Rh](=O)=O Chemical compound O=[Rh](=O)=O UOEHQMCXBPRFEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004153 Potassium bromate Substances 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005708 Sodium hypochlorite Substances 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- YKIOKAURTKXMSB-UHFFFAOYSA-N adams's catalyst Chemical compound O=[Pt]=O YKIOKAURTKXMSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001514 alkali metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- YACLQRRMGMJLJV-UHFFFAOYSA-N chloroprene Chemical compound ClC(=C)C=C YACLQRRMGMJLJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- OHQLYLRYQSZVLV-UHFFFAOYSA-N dioxopalladium Chemical compound O=[Pd]=O OHQLYLRYQSZVLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 1
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N oxolead Chemical compound [Pb]=O YEXPOXQUZXUXJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229940094037 potassium bromate Drugs 0.000 description 1
- 235000019396 potassium bromate Nutrition 0.000 description 1
- VKJKEPKFPUWCAS-UHFFFAOYSA-M potassium chlorate Chemical compound [K+].[O-]Cl(=O)=O VKJKEPKFPUWCAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 229910000916 rhodite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- XUXNAKZDHHEHPC-UHFFFAOYSA-M sodium bromate Chemical compound [Na+].[O-]Br(=O)=O XUXNAKZDHHEHPC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- YZHUMGUJCQRKBT-UHFFFAOYSA-M sodium chlorate Chemical compound [Na+].[O-]Cl(=O)=O YZHUMGUJCQRKBT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/02—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
- C25B11/036—Bipolar electrodes
Description
Alkalimetallhalater kan fremstilles ved elektrolyse av alkalimetallhalogenider. Ved en elektrolytisk fremstilling av alkalimetallhalater, f.eks. alkalimetallklorat-er, føres en alkalimetallkloridoppløsning til en elektrolytisk celle. Klor blir utviklet ved anoden og hydroksylioner vil være tilstede i elektrolytten. Klor og hydroksylionene kommer i kontakt og reagerer etter følgende formel: hvorved det dannes hypoklorittioner. Hypoklorittionet, hvor kloret -har en valens på +1, kan selvoksyderes til et kloritt-ion, hvor kloret har en valens på +3, og et kloridion, hvor kloret hår en valens på -1, noe som skjer etter følgende ligning:
Klorittionet blir ytterligere oksydert av hypoklorittion til kloration, hvor kloret har en valens på +5, noe som skjer etter den følgende ligning:
Utgangspunktet for alkalimetallhalatprosessen er alkalimetallhalogenidet. Dette halogenid har en valens på -1 og den nødvendige valensforandring for fremstilling av alkalimetallhalat er følgelig fra -1 til +5, det vil si totalt +6. Det er følgelig nødvendig med seks Faraday for å frem-stille 1 ekvivalent alkalimetallhalat.
Når en sur oppløsning av et alkalimetallhalogenid blir elektrolysert, dannes det først en hypoklorittoppløsning som inneholder lite fri hypohalogensyre. Saltsyre kan tilsettes elektrolytten og man kan på denne måte øke konsentra-sjonen av hypohalogensyren. Oksydasjonen av hypohalogensyre ved hjelp av hypohalittioner, fremstiller halater, halogen og hydrogen. Hydrogenionene gir mer hypohalogensyre og prosessen fortsetter med dannelse av halation i alle deler av elektrolytten. Kjemisk dannelse av halation skjer ikke bare nær elektrodene, men i hele cellevolumet.
Under drift av natriumkloratceller vil natriumklo-ridsalt i alt vesentlig renset for tunge metallioner, såsom magnesiumion, føres til cellen. I tidligere kjente elektro-lyseceller hadde man relativt lave strømtettheter, dvs. mindre enn ca. 1100 ampe. re pr. m 2, og man hadde driftstempe-raturer på fra 50 - 65°C. I slike celler måtte fast natriumklorid kontinuerlig tilsettes cellen.
Med porsjonsvis drift av kloratceller blir elektrolytten renset, f.eks. ved filtrering, etter uttapping fra cellen og så konsentrert ved fordamping. Etterpå foretas en separasjon og utkrystalliserte natriumkloratkrystaller blir fraskilt. Sentrifugering brukes for ytterligere separasjon. Ved kontinuerlig drift av en kloratcelle blir elektrolytten avkjølt for å utkrystallisere natriumkloratet, og elektrolytten blir returnert direkte til cellen uten fordampning eller fjerning av natriumkloridet.
Elektrolytten kan også behandles for justering til forønsket styrke og volum og så returneres til cellen.
Man har nå funnet at bipolare halatceller med fingerformede bipolare elektroder gir et kompakt elektrolyse-volum som gjør at man kan bruke store cellelegemer, som er karakterisert ved store elektrolyttvolum. På denne måten bruker man et lite volum for elektrolysen, samtidig som et stort volum er tilveiebragt for kjemisk dannelse av halation. På grunn av den økede temperatur på elektrolytten, som skyldes at man bruker høyere strømtettheter med metallelektroder, vil man også få øket oppløselighet for alkalimetallhalatene i cellevæsken. Det store elektrolyttvolumet i forhold til elektrodevolumet gir lengre celleoppholdstid. Kombinasjonen av høyere halatoppløselighet og lengre oppholdstid gjør at man oppnår høyere konsentrasjon av halation i elektrolytten. Denne lengre oppholdstiden gjør at det dannes mer halat ved en kjemisk reaksjon enn ved elektrolyse, hvorved man får høyere strømutnyttelse. Den høyere temperatur gjør det også
mulig å tilføre saltlake i stedet for fast salt.
Av kjent teknikk skal det henvises til DE-OS
2.030.610 som beskriver en bipolar diafragmacelle, men der anodene og katodene ikke uavhengig er fjernbare. Skal anodene fjernes, må således også katodene samtidig fjernes.
Også US-PS 3.677.927 angår en. diaf ragmacelle, i denne diafragmacelle er katodene festet til perifere vegger i cellen.
Foreliggende oppfinnelse har til hensikt å for-bedre den kjente teknikk og angår således en bipolar elektrolysecelle for fremstilling av alkalimetallhalater med et flertall individuelle bipolare enheter i serie, hver av hvilke omfatter en ryggplate med en gjennomgående åpning, en katodisk ståloverflate av ryggplaten, katoder montert på og ragende frem fra den katodiske overflaten av ryggplaten, en anodisk titanoverflate og anoder ragende frem fra den ano-
diske overflaten av ryggplaten, hvorved anodene i én bipolar enhet og katodene i den nærmeste bipolare enhet befinner seg i samme elektrolyttrom, og denne elektrolysecelle karakteri-seres ved at anodene er festet til en anordning som er løs-
bart montert på ryggplaten og kan fjernes uavhengig av katodene, idet anordningen omfatter: en syreresistent titananodebasisdel som er større enn åpningen, f inger lignende metallanodeblader montert på og ragende frem fra én side av titananodebasisdelen, en elektrisk ledende og i det vesent-
lige hydrogenugjennomtrengelig kobberdel som er friksjonssveiset til den motsatte side av den syreresistente anode-
basis og tilsvarende åpningen i ryggplaten, og gjengede bol-
ter som er frisksjonssveiset til og rager frem fra kobber-
delen gjennom åpningen til den katodiske overflate i ryggplaten.
Foreliggende oppfinnelse er mer detaljert beskrevet
i det etterfølgende med henvisning til de vedlagte tegninger.
På disse er:
Fig. 1 en delvis gjennomskåret perspektivskisse av
et bipolart elektrolysekammer ifølge foreliggende oppfinnelse.
Fig. 2 er et vertikalt snitt gjennom et bipolart
elektrolysekammer ifølge foreliggende oppfinnelse.
Fig. 3 er et horisontalt snitt gjennom et bipolart elektrolysekammer ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 4 er et delvis snitt gjennom ryggplaten i et bipolart elektrolysekammer ifølge foreliggende oppfinnelse.
Det bipolare elektrolysekammer 1 ifølge foreliggende oppfinnelse som kan brukes for fremstilling av alkalimetallhalat, inneholder en rekke individuelle bipolare enheter 11 til og med 17 som elektrisk og mekanisk er plassert i serie, slik at den elektriske strømmen går fra en anode 41 festet til første bipolare enhet 17 i en celle 8 til en katode 31 i samme celle, som er festet til en annen bipolar enhet 16 i samme celle. Den elektriske strømmen går fra katode 31, gjennom de ledende anordninger 45 i den bipolare enhet 16 til en anode i den neste tilstøtende celle 7 i elektrolysekammeret 1.
I den bipolare konfigurasjon som er vist på figur-ene ér anodene 41 i en bipolar enhet 17 plassert mellom katodene 31 i den neste tilstøtende bipolare enhet 16, og katodene 31 er plassert mellom anodene i den umiddelbart foregående bipolare enhet 17. Katodene 31 i en celle 9 og anodene 41
i den neste tilstøtende celle 8, utgjør samlet en bipolar enhet 17 med den mellomliggende ryggplate 20. Strømmen går fra katoden 31 i den foregående celle gjennom ryggplaten 20 til anoden 31 i den neste celle 8.
Ryggplaten 20 har en katodisk overflate 21 og en anodisk overflate 25 med elektrolyttresistente anordninger 27 på anodeoverflaten 25. Ryggplaten 20 er fremstilt av et elektrisk ledende materiale, hvor katodeanordningen er plassert på katodesiden 21 og anodeanordningene 31 plassert på anodesiden. Ryggplaten 20 er i seg selv en elektrolyttresistent, elektrisk lédende metalldel, hvis ene overflate 25 er resistent overfor de anodiske produkter, mens den motsatte overflate 21 er resistent overfor katodeproduktene. Ryggplaten 20 kan være fremstilt av et materiale som er resistent overfor katodeproduktene og elektrolytten, mens det på anodesiden 25 er anordninger 27 som er resistente overfor anode-
produktene og elektrolytten. Typiske katodeproduktresisten-
te materialer innbefatter kobolt, jern, nikkel, stål eller rustfritt stål. Mest vanlig vil man bruke jern eller stål fordi disse materialer er lett tilgjengelige og billige.
Anordningene 27 som er resistente overfor anode-produkter og elektrolytt og som er plassert på de motsatte sider 25 av ryggplaten 20,kan være en plate av et elektrolyttresistent materiale plassert på den resistente ryggplate 25. F.eks. kan overflaten av ryggplaten som skal være resistent overfor anodiske produkter og elektrolytten være fremstilt av et ventilmetall. Ventilmetaller er de metaller som dan-
ner korrosjonsresistente oksyder ved eksponering enten over-
for sure media eller nøytrale media under anodiske beting-elser. Slike metaller innbefatter titan, zirkonium, hafnium, vanadium, niob, tantal og wolfram. Når den elektrolyttresistente anodiske overflate er belagt med ventilmetall, vil man vanligvis bruke titan, fordi dette er billigst og lettest tilgjengelig i forhold til de andre ventilmetaller. Det er imidlertid underforstått at man også kan bruke andre ventilmetaller .
Alternativt kan de resistente anordninger 27 være
i form av en gummiplate 27, f.eks. i form av naturgummi, en lav-kalsiumetylen-propylendien-gummiplate, eller en lav-kalsiumpolystyrenplate eller en lav-kalsiumneoprenplate eller lav-kalsiumklorprenplate.
Katodefingere 33 går ut fra den katodiske overflate
21 på ryggplaten 20. Katodefingrene 33 kan være fremstilt av et metall som er resistent overfor angrep fra katodeproduktene samt elektrolytten. Vanligvis vil man bruke jern, kobolt, nikkel, stål eller rustfritt stål. Mest vanlig vil man bruke jern eller stål.
Katodefingrene 33 kan være i form av metallplater. Alternativt kan katodefingrene 33 være perforerte metallplater eller nett.
Katodefingrene 33 kan være sveiset, loddet eller på annen måte permanent eller semi-permanent være festet til den katodiske overflate 21 på ryggplaten 20, slik det er vist på fig. 2, 3 og 4. Alternativt kan katodene 33 være plassert på en katodebasisdel, som igjen kan være boltet til ryggplaten 20. På den motsatte side av den bipolare enhet er anodefingrene 43. I et bipolart elektrolysekammer ifølge foreliggende oppfinnelse vil anodefingrene 43 være metall-deler med en egnet elektrisk ledende overflate. De metaller som brukes ved fremstilling av anodefingrene er ventilmetaller, dvs. de metaller som danner et oksyd ved eksponering overfor sure eller elektrolytiske media under anodiske be-tingelser. Slike metaller innbefatter titan, zirkonium, hafnium, vanadium, niob, tantal eller wolfram. Vanligvis vil man bruke titan for fremstilling av anodene ifølge foreliggende oppfinnelse, fordi dette metall er billigst og lettest tilgjengelig.
Den elektrisk ledende overflate på anodene ifølge foreliggende oppfinnelse er et materiale karakterisert ved lav kloroverspenning og lav oksygenoverspenning. Slike materialer innbefatter platina-gruppe-metaller såsom ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium og platina. Egnede elektrisk ledende overflater kan også tilveiebringes ved oksyder av platina-gruppe-metaller, f.eks. rutheniumdioksyd, rhodium-trioksyd, palladiumdioksyd, osmiumdioksyd, iridiumtrioksyd og platinadioksyd. Alternativt kan den elektrisk ledende overflate på anodene tilveiebringes ved hjelp av en oksygenhol-dig forbindelse av et platina-gruppe-metall, f.eks. et jord-alkali-ruthenat, et jordalkalimetall-ruthenitt, et jordalkalimetall-rhodat, et jordalkalimetall-rhoditt, et delafossitt såsom platina-koboltat eller palladium-koboltat, eller for-bindelser som vismut-ruthenat eller vismut-rhodat. Man kan også bruke ikke-edelmetallholdig materiale, f.eks. blyoksyd, for anodeoverflaten.
Metallanodene er i form av metallfingre 43 som går ut fra en ryggplate. 20 mot neste tilstøtende bipolare enhet i elektrolysekammeret 1. De individuelle anodefingre 43 kan være faste plater eller være i form av perforerte plater, nett eller ekspanderte nett.
Ifølge foreliggende oppfinnelse er anodene 41 pias-sert på den resistente ryggplate 20 slik at de kan fjernes. Dette kan ifølge foreliggende oppfinnelse f.eks. oppnås ved at man tilveiebringer en ryggplate 20, hvori det er en åpning 29, hvor man egnet kan plassere fjernbare elektrisk ledende anodebærende deler eller anordninger 45.
De fjernbare, elektrisk ledende anodebærende anordninger 45 innbefatter en elektrolyttresistent anodebasis-del 47. Denne del 47 er større enn åpningen 29 i ryggplaten 20, dvs. at hvis delen 47 er sirkulær, har den en større dia-meter enn åpningen 29, hvis denne også er sirkulær. Hvis åpningen 29 eller den elektrolyttresistente anodebasisdelen 47 eller begge er ikke-sirkulære med hensyn til form, må alltid den minste dimensjon loddrett på åpningens akse på den elektrolyttresistente basisdelen 47 være større enn den største dimensjon på åpningen 20 i samme plan. På denne måte får man en elektrolytt-tett foring mellom de to nevnte deler.
Metallanodene 43 er plassert på og går ut fra en side av delen 47. • En elektrisk ledende i alt vesentlig hydro-genimpermeabel del 49 er festet på den motsatte side av anodebasisdelen 47 og tilsvarer i dimensjon åpningen 29 i ryggplaten 20, dvs. at delen 49 passer inn i åpningen i 29 og er i alt vesentlig konsentrisk i forhold til denne.
Gjengede bolter 51 går fra den hydrogenimpermeable delen 49 i den anodebærende anordning 45 gjennom åpningen 29 i ryggplaten 20 til katodeoverflaten 21 på ryggplaten 20. De gjengede bolter 51 er fremstilt av et elektrisk ledende, korrosjonsresistent, elektrolyttresistent materiale, slik at man får elektrisk kontakt mellom ryggplaten 20 og anodene 41, samtidig som materialet i alt vesentlig er inert overfor an-grepet av elektrolytten.
Den syreresistente anodebasedelen 47 er vanligvis fremstilt av et ventilmetall eller filmdannende metall slik det er beskrevet ovenfor. Den elektrisk ledende i alt vesentlig hydrogenimpermeable delen 49 er fremstilt av kobber, bly eller aluminium. Kobber er foretrukket. Dette metall er karakterisert ved lav permeabilitet overfor elementære hydrogen-atomer og har høy elektrisk ledeevne for strøm fra katodene 31 og katodeoverflaten 21 på ryggplaten 20 til den elektrolyttresistente basisdelen 47.
Den gjengede bolten 51 i den samlede bipolare enhet innbefatter skruer 53 for å binde hele anodedelen, dvs. anodebladene 43, den elektrolyttresistente anodebasisdelen 47, de hydrogenimpermeable elektrisk ledende anordninger 49
og den gjengede bolt 51 til den bipolare enhet. Den gjengede bolten 51 går fra den hydrogenimpermeable anordning 49 gjennom ryggplaten til katodeoverflaten 21. Den gjengede bolt 49 er fremstilt av et materiale som er karakterisert ved høy skjærstyrke, høyt elastisitetsvolum og høy strekk-fasthet, slik at skruen 53 kan dras til og gi høy kompressiv styrke på de elektrolyttresistente overflater 21 og 27 på ryggplaten 20.
På denne måten kan elektrisk strøm lett gå fra katodeoverflaten 21 på den bipolare enhet gjennom de anodebærende anordninger 45 til anoden 41 med lavt elektrisk spenningstap som skyldes kontaktmotstand og lavt IR-spenningstap. Bolten 51, anordningene 40 og anodebasisdelen 47 kan være festet på enhver kjent måte, f.eks. ved gjengede bolter, ved sveising eller lodding, men de er fortrinnsvis festet ved friksjonssveising, hvorved man får et vesentlig redusert kon-taktmotstandsspenningstap i anodedelen 45.
Anodedelene 45 innbefatter den elektrolyttresistente anodebasisdelen 47, den hydrogenimpermeable elektrisk ledende del 49 og bolten 51 som passer konsentrisk inn i åpningen 29
i ryggplaten 20. Anodebasisdelen 47 kan være sirkulær eller rektangulær. Hvis den er rektangulær, vil de individuelle " anodeblader 33 være festet på siden, f.eks. ved sveising, lodding eller lignende.
Anodebasisdelen 47 og boltanordningen 51 gir en kompressiv kraft på den elektrolyttresistente, syreresistente platen 27 og katodeoverflaten 21 på ryggplaten 20, hvorved man får en elektrolytt-tett pakning mellom den syreresistente basisdel 47 og den elektrolyttresistente platen 27 på ryggplaten 20. Når den elektrolyttresistente anodebasisdelen 47 er av titan, vil den kompressive kraften være av en størrel-sesorden på 18 kg/cm 2 eller mer, f.eks. fra 21 - 25 kg/cm 2.
På denne måten oppnår man en elektrolytt-tett pakning som i alt vesentlig er upåvirket av spaltekorrosjon. En paknings-ring 61 kan være plassert mellom den elektrolyttreistente platen 27 og ringen 61, slik at det dannes en elektrolytt-tett pakning mellom platen 27 og foringsringen 61. Den kompressive kraften utøves også mellom foringen 61 og anodedelen 47, slik at det blir en ytterligere elektrolytt-tett pakning mellom foringsringen 61 og basisdelen 47. På denne måten vil den elektrisk ledende hydrogenimpermeable delen 49 i alt vesentlig være beskyttet mot kontakt fra elektrolytten.
Foringsringen 61 som er nevnt ovenfor kan f.eks.
, være av naturgummi, hardgummi, plast, titan, lav-kalsiumetylen-propylendién-gummi, lav-kalsium-polystyren, lav-kalsium-neopren, lav-kalsium-klorpren eller lignende.
De bipolare enheter 11 til og med 17 er elektrisk
i serie slik at anodesiden 25 i en bipolar enhet 17 og ka-
) todesiden 21 i neste bipolare enhet 16 danner en individuell elektrolytisk celle 8 mellom dem. Anodene 41 i en bipolar enhet 17 er plassert mellom katodene 31 i den neste til-støtende bipolare enhet 16, og anodene og katodene er i alt
vesentlig parallelle med hverandre.
Anodene 41 og katodene 31 kan begge være loddrette på de bipolare enheter. Alternativt kan de danne en vinkel med de tilstøtende overflater på de bipolare enheter slik at man får parallelle elektroder. De tilstøtende bipolare enheter i en enkelt individuell celle er i et enkelt elektrolytt-
) kammer hvor det dannes alkalimetallhalat. Elektrolysekammeret kan inneholde en rekke individuelle bipolare enheter, f. eks. tre eller fem eller mer, eller endog så mange som 75 eller 100 eller endog 150 eller flere bipolare enheter som
danner bipolare celler. De individuelle bipolare celler har et elektrolyttvolum som er tilstrekkelig til å gi en oppholdstid på fra 40 til ca. 250 ml/ampére, fortrinnsvis fra ca. 65 til ca. 200 ml/ampére, hvorved det kjemisk dannes alkalimetall-
halat i cellen.
I elektrolysecellen ifølge foreliggende oppfinnelse vil interelektrodegapet mellom anodene i en bipolar enhet og katodene i neste tilstøtende bipolare enhet inne i en enkelt bipolar celle, være av størrelsesorden fra ca. 3 - ca. 6 mm og hvor anodene og katodene i de individuelle celler er skilt fra hverandre ved hjelp av keramiske eller plastnagler 71 som er presset inn i katodefingrene. På denne måten får man et kompakt volum for virkelig elektrolyse. På grunn av det store cellelegemet som brukes, får man også et stort volum for halatdannende reaksjoner. På denne måten kan man få høyere konsentrasjon av alkalimetallhalat inne i elektrolytten, og dette setter lavere krav med hensyn til kjøling på cellen og man oppnår høyere celleeffektivitet. Dessuten kan man tilføre saltlake i stedet for faste salter.
Elektrolysecellen ifølge foreliggende oppfinnelse kan brukes for elektrolyse av alkalimetallhalogenider til alkalimetallhalater. Typisk kan natriumklorid elektrolyseres til natriumklorat, natriumbromid til natriumbromat, kalium-klorid til kaliumklorat og kaliumbromid til kaliumbromat.
Under drift av cellen vil man tilføre mettet saltlake, f.eks. en som inneholder fra 300 - 325 g natriumklorid pr. liter. Salttilførselen kan enten være parallell, dvs. man tilfører saltlaken individuelt til hver elektrolytisk celle i en celleserie, eller saltlake kan tilføres i serie, dvs. på ett punkt inne i cellen, hvoretter væsken fjernes fra cellen på et punkt som ligger i en viss avstand fra det punkt hvor cellevæsken ble tilført. Serietilførsel er foretrukket, og dette fordi tilførselen til første celle vil ha lav hypo-klor ittione-konsentrasjon, hvorved man får god kjemisk dannelse av kloration og god strømutnyttelse. En elektromotorisk kraft påsettes over det bipolare elektrolysekammer, hvorved den elektriske strømmen går gjennom elektrolysekammeret slik det er beskrevet ovenfor. Elektrolysen kan utføres ved strøm-tettheter på 2200 ampere/m 2, f.eks. så høyt som 4400 eller 6600 ampére/m 2 eller endog høyere. Man vil vanligvis oppnå en celleoppholdstid på fra 40 - 250 ml/ampére, fortrinnsvis fra 65 - ca. 200 ml/ampére, og cellevæsken vil vanligvis ha en pH fra 5,6 - 6,8, fortrinnsvis fra 6,0 - 6,7. Tempe-raturen i væsken inne i cellen er fra 50 - 100°C, vanligvis over ca. 80°C og ofte så høy som 95 eller 98°C eller endog 100°C. Man vil få fremstilt en cellevæske som inneholder fra 650 - 750 g natriumklorat pr. liter, fra ca. 60 - 75 g natriumklorid pr. liter og fra ca. 1 - ca. 4 g natriumdi-kromat pr. liter og fra ca. 1 - ca. '3 g natriumhypokloritt pr. liter.
Claims (1)
- Bipolar elektrolysecelle (1) for fremstilling av alkalimetallhalater med et flertall individuelle bipolare enheter (11-17) i serie, hver av hvilke omfatter en ryggplate (20) med en gjennomgående åpning (29), en katodisk ståloverflate (21) av ryggplaten (20) , katoder (33) montert på og ragende frem fra den katodiske overflaten (21) montert på og ragende frem fra den katodiske overflaten (21) av ryggplaten (20) , en anodisk titanoverflate (25) og anoder (41) ragende frem fra den anodiske overflaten (25) av ryggplaten (20), hvorved anodene (41) i én bipolar enhet og katodene (33) i den nærmeste bipolare enhet befinner seg i samme elektrolyttrom, karakterisert ved at anodene (41) er festet til en anordning (45) som er løsbart montert på ryggplaten (20) og kan fjernes uavhengig av katodene (33), idet anordningen (45) omfatter:en syreresistent titananodebasisdel (47) som er større enn åpningen (29) , f ingerlignende metallanodeblader (43) montert på og ragende frem fra én side av titananodebasisdelen (47) , en elektrisk ledende og i det vesentlige hydrogenugjennomtrengelig kobberdel (49) som er friksjonssveiset til den motsatte side av den syreresistente anode-basis (47) og tilsvarende åpningen (29) i ryggplaten (20) , og gjengede bolter (51) som er friksjonssveiset til og rager frem fra kobberdelen (49) gjennom åpningen (29) til den katodiske overflate (21) i ryggplaten (20).
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US420744A US3884791A (en) | 1973-11-30 | 1973-11-30 | Electrolytic cell having metal electrodes |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO744317L NO744317L (no) | 1975-06-23 |
| NO145343B true NO145343B (no) | 1981-11-23 |
| NO145343C NO145343C (no) | 1982-03-03 |
Family
ID=23667670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO744317A NO145343C (no) | 1973-11-30 | 1974-11-29 | Bipolar elektrolysecelle for fremstilling av alkalimetallhalater |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US3884791A (no) |
| CA (1) | CA1032498A (no) |
| NO (1) | NO145343C (no) |
| SE (1) | SE410870B (no) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2616482A1 (de) * | 1975-04-14 | 1976-11-04 | Georgy Mikirtychevits Kamarian | Elektrolyseur |
| JPS5210864A (en) * | 1975-07-16 | 1977-01-27 | Takatomi Honma | Bipolar electrode |
| US4039420A (en) * | 1976-03-24 | 1977-08-02 | Hooker Chemicals & Plastics Corporation | Halate cell top |
| CA1114329A (en) * | 1977-02-18 | 1981-12-15 | Nobutaka Goto | Process for producing sodium hypochlorite |
| SE429449B (sv) * | 1978-07-18 | 1983-09-05 | Chlorine Eng Corp Ltd | Elektrolyscell for elektrolys av havsvatten |
| US4332648A (en) * | 1979-12-17 | 1982-06-01 | Hooker Chemicals & Plastics Corp. | Electrolytic apparatus for the manufacture of alkali metal halate |
| US4332659A (en) * | 1979-12-17 | 1982-06-01 | Hooker Chemicals & Plastics Corp. | Electrolytic apparatus for the manufacture of alkali metal halate |
| KR100450835B1 (ko) * | 2002-01-15 | 2004-10-01 | 김상남 | 횡렬식 전해조를 포함한 브라운가스 대량발생장치 |
| WO2023150554A2 (en) * | 2022-02-01 | 2023-08-10 | Verdagy, Inc. | Electrolyzer cell |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA914610A (en) * | 1970-06-26 | 1972-11-14 | Chemetics International Ltd. | Multi-monopolar electrolytic cell assembly and system |
| US3759813A (en) * | 1970-07-17 | 1973-09-18 | Ppg Industries Inc | Electrolytic cell |
| US3677927A (en) * | 1970-11-23 | 1972-07-18 | Ppg Industries Inc | Electrolyzer |
| IT953199B (it) * | 1970-11-26 | 1973-08-10 | Kema Nord Ab | Perfezionamento nei complessi di elettrodi per celle elettrolitiche |
| IT947905B (it) * | 1971-03-02 | 1973-05-30 | Krebs & Co Ag | Impianto per elettrolisi provvisto di camere delle celle prive di dia frammi che sono percorse dall elet trolitio |
-
1973
- 1973-11-30 US US420744A patent/US3884791A/en not_active Expired - Lifetime
-
1974
- 1974-10-31 CA CA212,769A patent/CA1032498A/en not_active Expired
- 1974-11-29 SE SE7415011A patent/SE410870B/xx unknown
- 1974-11-29 NO NO744317A patent/NO145343C/no unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE410870B (sv) | 1979-11-12 |
| SE7415011L (no) | 1975-06-02 |
| NO145343C (no) | 1982-03-03 |
| NO744317L (no) | 1975-06-23 |
| CA1032498A (en) | 1978-06-06 |
| US3884791A (en) | 1975-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4062753A (en) | Electrolysis method and apparatus | |
| US4013525A (en) | Electrolytic cells | |
| US4207165A (en) | Filter press cell | |
| NO853041L (no) | En flercellet elektrolysator. | |
| US3926770A (en) | Electrolytic cell having silicon bipolar electrodes | |
| US4244802A (en) | Monopolar membrane cell having metal laminate cell body | |
| JPS5949318B2 (ja) | 次亜ハロゲン酸アルカリ金属塩の電解製造法 | |
| SU1291029A3 (ru) | Бипол рный электрод | |
| US4152225A (en) | Electrolytic cell having membrane enclosed anodes | |
| NO140427B (no) | Fremgangsmaate til fremstilling av antibiotikum 1-n-(l-(-)-alfa-hydroksy-gamma-aminobutyryl)-xk-62-2 eller syreaddisjonssalter derav | |
| US3948750A (en) | Hollow bipolar electrode | |
| NO145343B (no) | Bipolar elektrolysecelle for fremstilling av alkalimetallhalater | |
| US3902985A (en) | Alakali metal chlorate cell having metal bipolar electrodes | |
| CA1082124A (en) | Maintaining trough electrolyte anodic with auxiliary electrode | |
| US3984304A (en) | Electrode unit | |
| US4036727A (en) | Electrode unit | |
| US3464912A (en) | Cathode assembly for electrolytic cell | |
| US4236989A (en) | Electrolytic cell | |
| US3975255A (en) | Inter-electrode spacing in diaphragm cells | |
| US4256562A (en) | Unitary filter press cell circuit | |
| NO303232B1 (no) | Rammeenhet for elektrolyseapparat, samt elektrolyseapparat omfattende slike rammeenheter | |
| US4088551A (en) | Electrolytic cell and method of electrolysis | |
| US4093525A (en) | Method of preventing hydrogen deterioration in a bipolar electrolyzer | |
| US4127457A (en) | Method of reducing chlorate formation in a chlor-alkali electrolytic cell | |
| US4248689A (en) | Electrolytic cell |