NO150211B - Diafragma egnet til bruk i elektrokjemiske celler - Google Patents
Diafragma egnet til bruk i elektrokjemiske celler Download PDFInfo
- Publication number
- NO150211B NO150211B NO80800438A NO800438A NO150211B NO 150211 B NO150211 B NO 150211B NO 80800438 A NO80800438 A NO 80800438A NO 800438 A NO800438 A NO 800438A NO 150211 B NO150211 B NO 150211B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- filler
- diaphragm
- porous
- polymeric material
- cell
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 36
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 31
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical group O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N butan-1-olate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-] YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- CMOAHYOGLLEOGO-UHFFFAOYSA-N oxozirconium;dihydrochloride Chemical compound Cl.Cl.[Zr]=O CMOAHYOGLLEOGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 4
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 3
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 3
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims 1
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 39
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 20
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 19
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 18
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 16
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 16
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 9
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 7
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 6
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 5
- 229920000544 Gore-Tex Polymers 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 4
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001514 alkali metal chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910000403 monosodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019799 monosodium phosphate Nutrition 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M sodium dihydrogen phosphate Chemical compound [Na+].OP(O)([O-])=O AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N (R)-(-)-Propylene glycol Chemical compound C[C@@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-GSVOUGTGSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IMQLKJBTEOYOSI-GPIVLXJGSA-N Inositol-hexakisphosphate Chemical compound OP(O)(=O)O[C@H]1[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H](OP(O)(O)=O)[C@H](OP(O)(O)=O)[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H]1OP(O)(O)=O IMQLKJBTEOYOSI-GPIVLXJGSA-N 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 229910001508 alkali metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008045 alkali metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 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
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 229910001902 chlorine oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 229920000295 expanded polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 230000035558 fertility Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 235000002949 phytic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 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
- C25B13/00—Diaphragms; Spacing elements
- C25B13/04—Diaphragms; Spacing elements characterised by the material
- C25B13/08—Diaphragms; Spacing elements characterised by the material based on organic materials
-
- 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
- C25B13/00—Diaphragms; Spacing elements
- C25B13/02—Diaphragms; Spacing elements characterised by shape or form
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
- Cell Separators (AREA)
- Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Oxygen Or Sulfur (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
Ifølge stamsøknaden kan en rekke ulemper som er forbundet med fremstillingen, håndteringen eller bruken av konvensjonelle porøse diafragmaer, unngås eller reduseres ved anvendelse av et diafragma som omfatter et porøst polymert materiale inneholdende enheter avledet fra tetrafluoretylen, hvilket materiale har en mikrostruktur kjennetegnet ved knuter forbundet ved fibriller. Diafragmaet kan også omfatte et ikke-fjernbart fyllstoff, særlig uorganiske oksyder.
Den foreliggende oppfinnelse angår et diafragma egnet
til bruk i elektrokjemiske celler, hvilket omfatter et porøst polymert materiale inneholdende enheter avledet fra tetrafluoretylen, hvilket materiale har en mikrostruktur kjennetegnet ved knuter som er innbyrdes forbundet ved fibriller, og enn videre omfatter et ikke-fjernbart fyllstoff som er kje-
misk resistent overfor væskene i cellen, karakterisert ved at fyllstoffet er inkorporert i det porøse polymere materi-
ale etter fremstillingen av det porøse polymere materiale. Foretrukne utførelsesformer er angitt i krav 2-6', og det
vises til disse.
Fra BRD-utlegningsskrift 2 123 316 er det kjent en
porøs artikkel som har en mikrostruktur av knuter forbundet ved fibriller, d.v.s. en grunnstruktur som i diafragmaet ifølge foreliggende oppfinnelse. Utlegningsskriftet beskri-
ver også inkorporering av forskjellige fyllstoffer, f.eks. asbest, silisiumdioksyd og titandioksyd, i den porøse artikkel. Eksempel 4 viser også inkorporering av asbest ved at den porøse artikkel dannes av en blanding av polytetrafluoretylen og asbestpulver. Fyllstoffet blir således inkorporert før dannelsen av den porøse artikkel. Utlegningsskriftet beskriver imidlertid ikke inkorporering av et ikke-fjernbart fyllstoff på et stadium senere enn fremstillingen av det porøse polymere materiale.
Det ble nå funnet, og dette var meget overraskende, at
når fyllstoffet inkorporeres på et senere stadium, d.v.s.
etter fremstillingen av det porøse polymere materiale, oppnås betydelige tekniske fordeler sammenlignet med inkorporering av fyllstoffet før fremstillingen av det porøse polymere materiale. Dette vil bli vist ved utførelseseksempler.
I BRD-utlegningsskrift 2 354 711 beskrives inkorporering av et fyllstoff i ct porøst materiale etter fremstillingen av det porøse materiale. I utlegningsskriftet finnes imidlertid ingen angivelse av et porøst materiale av den type som omfatter knuter forbundet ved fibriller. Så langt fra å forbedre " fruktbarheten" av det porøse materiale og således gjøre dette bedre egnet til bruk som et diafragma i en elektrokjemisk celle, medfører dessuten fyllstoffinkorporeringen øyensynlig en betydelig nedsatt permeabilitet for vann, slik at materialet blir mindre godt egnet til bruk som et diafragma. I denne henseende vises til Eksempler 2, 11, 12 og 13 i utleg-ningsskrif tet , hvilke viser den sterkt reduserte transport av vann.
Diafragmaet ifølge oppfinnelsen er meget godt egnet til bruk i celler for elektrolyse av vandige alkalimetallklorid-oppløsninger for fremstilling av klor og alkalimeta1lhydrok-syd, eksempelvis klor og natriumhydroksyd ut fra natriumklo-ridoppløsninger. Diafragmaet kan imidlertid også komme til anvendelse i andre typer av elektrokjemiske celler, f.eks. olefin-oksydasjonsceller, brenselceller og batterier.
Det porøse polymere materiale kan være et materiale
som beskrevet i britisk patent nr. 1 355 373, d.v.s. et po-røst polymert materiale som inneholder enheter avledet fra tetrafluoretylen, hvilket materiale har en mikrostruktur kjennetegnet ved knuter forbundet ved fibriller, og har en
grunnmasse-strckkfasthet på minst 512 kp/cm^. Denne "grunnmasse-strekkfasthet" defineres hor, og i det nevnte britiske patent nr. 1 355 373, som produktet av materialets maksimale strekkfasthet (i alminnelighet den longitudinelle strekkfasthet) og forholdet mellom densiteten av den faste polymer dividert med densiteten av det ekspanderte porøse produkt. Det porøse polymere materiale som er beskrevet i britisk patent nr..1 355 37 3, kan også innbefatte fy!. Lstoffer såsom asbest, kjønrøk, pigmenter, glimmer, kiselsyre, fitandioksyd, glass og kalium11 ta nat. fyllstoffene blandes imidlertid med pastaen av tetra f luorety 1 cnpolymeren f_ør polymeren ekstruderes til en formet gjenstand.
Porøst <p>olymert materiale til bruk i diafragmaet ifølge oppfinnelsen kan fremstilles ved en prosess som går ut på at man danner en formet gjenstand eller artikkel av en tetrafluoretylen-polymer ved å ekstrudere en pasta av polymeren og ekspandere den formede artikkel etter fjerning av smøre-middel ved at man strekker den i en eller flere retninger ved en hastighet som overstiger 10% pr. sekund av dens opprin-nelige lengde og ved en forhøyet temperatur, fortrinnsvis ved en temperatur i området 35-327°C. Det porøse polymere materiale som erholdes etter strekkingen, blir så fortrinnsvis oppvarmet i strukket tilstand til en temperatur over polyme-rens smeltepunkt, og det porøse materiale holdes i den strukne tilstand under kjøling. Den porøsitet som oppnås ved ekspan-deringen, bibeholdes, da det er liten eller ingen sammen-trekning etter frigjørelse av det kjølte materiale. Den opti-male temperatur for oppvarmningen av det porøse polymere materiale i strukket tilstand er i området 350-370°C, og oppvarm-ningstiden kan eksempelvis være fra ca. 5 sek. til 1 time.
Strekkingen kan utføres biaksialt.
Porøsiteten av det porøse polymere materiale kan varieres ved innføring av små endringer i fremstillingsprosessen; spesielt vil en økning i strekkeforholdet resultere i et materiale med høy porøsitet. Videre er temperaturen ved varme-behandlingen av materialet en annen viktig parameter, idet det er mulig å øke materialets styrke hvis det varmebehandles til 327°C eller høyere. Da det polymere materialets porøsi-tet kan varieres ved at man varierer prosessbetingelsene, kan diafragmaer med varierende gjennomtrengelighet for den vandige oppløsning erholdes, slik at porøsiteten og dermed diafragmaets gjennomtrengelighet kan velges i samsvar med cellens størrelse og form i den hensikt å oppnå effektiv omdannelse av alkalimetallhalogenid.
Det porøse polymere materiale anvendes i plate- eller arkform, og det ble funnet at gode resultater kan oppnås ved behandling av den porøse polytetrafluoretylen-plate med et fyllstoff etter platens fremstilling ved den ovenfor nevnte strekke- og oppvarmningsteknikk. Det anvendes ikke-fjernbare fyllstoffer som er kjemisk resistente overfor væs-
ken i cellen og som gjør polytetrafluoretylenet fuktbart.
En foretrukken fremgangsmåte til inkorporering av fyllstoffet i den porøse plate av polytetrafluoretylen er å nedsenke platen i en suspensjon av fyllstoffet i en organisk væske under stadig omrøring, for eksempel i en alifatisk alkohol såsom isopropylalkohol.
En annen foretrukken fremgangsmåte til inkorporering
av fyllstoffet i den porøse plate eller diafragma av poly-tetraf luoretylen er å impregnere platen med en hydrolyserbar fyllstoff-forløper og deretter hydrolysere forløperen in situ i platen ved hjelp av vann eller alkalisk oppløsning. Ved denne teknikk vil fyllstoffet til slutt foreligge i hydratisert form.
Fyllstoffet kan være et organisk materiale som gjør diafragmaet fuktbart, men man foretrekker å bruke et uorganisk materiale, for eksempel et uorganisk oksyd, fortrinnsvis titandioksyd eller zirkoniumdioksyd.
Det velges fyllstoffer med partikkelstørrelser mindre enn de største porer i den porøse plate av polytetrafluoretylen .
Foretrukne forløpere når det fyllstoff som inkorporeres er en hydrolyserbar forløper, er tetrabutyltitanat, titantetraklorid og zirkoniumoksyklorid.
Tilsetningen av fyllstoffer i diafragmaet medfører dan-nelse av regelmessig formede hull, hvilket er særlig fordelaktig da den elektrolytiske prosess blir mer effektiv, del-vis på grunn av den jevne og effektive frigivelse av produkt-gasser (klor og hydrogen) fra diafragmaets overflate under driften. Bruk av fyllstoffer vil dessuten ha betydning for diafragmaets styrkeegenskaper ved at diafragmaets dimensjons-stabilitet forbedres under cellens drift, slik at diafragmaets funksjonsdyktighet forblir konstant over et øket tidsrom under driften.
Diafragmaet ifølge oppfinnelsen er meget porøst, dimen-sjonsstabilt og kjemisk motstandsdyktig overfor væsken i cellen.
Anvendelsen av diafragmaene er særlig fordelaktig i celler for elektrolyse av alkalimetallklorid-oppløsninger, da det meget porøse fibrillerte diafragma, i motsetning til mer konvensjonelle polytetrafluoretylen-diafragmaer, kan "låses amorft", som beskrevet i britisk patent nr. 1 355 373. Når det ekspanderte polytetrafluoretylen oppvarmes over sitt "krystallinske" smeltepunkt, avtar krystalliniteten samtidig som innholdet av amorft materiale i polymeren øker. De resulterende amorfe områder i polymeren synes å fastlåse fibriller og krystallitter, slik at de motstår glidning under påkjenning, d.v.s. at polymeren er låst amorft. Videre kan det porøse polymere materiale skjøtes, også til andre materialer, f. eks. til metaller som anvendes som anoder og katoder, såsom titan eller jern, og til metaller eller se-menter, som anvendes i cellefundamentet, f.eks. aluminium,
ved anvendelse av trykk og varme eller ved anvendelse av enten uorganiske eller organiske harpiksbindemidler, f.eks. epoksypolyestere og polymetylmetakrylat. Den letthet med hvilken kompliserte diafragmaformer kan fremstilles, gjør det derfor mulig å tilpasse diafragmaet til et stort antall forskjellige celletyper.
De følgende eksempler vil ytterligere belyse oppfinnelsen. I samtlige eksempler anvendes plater/ark av polytetrafluoretylen med en mikrostruktur som viser knuter forbundet ved fibriller.
Eksempel 1
En plate av porøst polytetrafluoretylen ("GORE-TEX" Grade L10213, som produseres av W L Gore and Associates, Inc., U.S.A. etter den fremgangsmåte som er beskrevet i britisk patent nr. 1 355 373) med dimensjonene 12,6 cm x 9,6 cm x 1 mm ble sukses-sivt behandlet med en 10 vekt%'s vandig løsning av natriumhydroksyd ved romtemperatur i 2 timer, en 10 vekt%'s vandig løsning av saltsyre ved romtemperatur i 2 timer, en 10 vekt%'s vandig løs-ning av natriumdihydrogenfosfat ved løsningens kokepunkt (ca. 100°C) i 1 time, og til slutt behandlet i en stadig omrørt, IO vekt%'s suspensjon av titandioksyd (gjennomsnittlig partikkel-størrelse 0,2^um) i isopropylalkohol i 5 timer.
Platen av polytetrafluoretylen impregnert med titandioksyd ble uttatt, vasket med isopropylalkohol for fjerning av over-skudd av faste stoffer og deretter montert i en celle som vertikalt diafragma for elektrolyse av natriumklorid. Cellen var forsynt med en nettingkatode av bløtt stål og hadde en avstand mellom anode og katode på 9 mm. Saltoppløsning ble ført gjennom cellen med en hastighet på 315 ml pr. time under et væsketrykk på 12,0 cm. Dette tilsvarer en gjennomtrengelighet på 0,218 pr. time. Med en strømstyrke på 2 kA/m 2 var spenningen 3,26 volt. Strøm-utbyttet under cellens drift var 95,9%, tilsvarende en saltomdannelse på 48,5%.
Eksempel 2
En plate av porøst polytetrafluoretylen ("GORE-TEX", fremstilt i henhold til britisk patent nr. 1 355 373) ble holdt nedsenket i isopropylalkohol i ca. 30 minutter. Platen ble deretter behandlet med en oppløsning av tetrabutyltitanat i isopropylalkohol (15 volum%) i 30 minutter. Herunder ble platen fra tid til annen valset og væsken omrørt med sikte på oppnåelse av homogen diffusjon av tetrabutyltitanatet. Hydrolyse av tetrabutyltitanatet til hydratisert titandioksyd ble utført ved at platen ble behandlet i vann i 30 minutter. Deretter ble platen behandlet med en 20 vekt%'s oppløsning av natriumhydroksyd i 30 minutter. Til slutt ble platen nedsenket i isopropylalkohol før den ble montert i en elektrolytisk celle.
Cellen ble holdt under belastning i 84 dager, og de føl-gende resultater var typiske: For en 120 cm 2 celle ved 2 kA/m<2>
var cellespenningen 3,20 volt; gjennomtrengeligheten var 0,385 pr. time; natriumhydroksyd i katolytt: 98,4 g/l; natriumklorid: 181,4 g/l; strømutbytte: 94,5%, tilsvarende en saltomdannelse på 44,7%.
Eksempel 3
En plate av porøst polytetrafluoretylen ("GORE-TEX", fremstilt i henhold til britisk patent nr. 1 455 373) ble behandlet i isopropylalkohol. Platen ble deretter behandlet i 30 minutter i en oppløsning inneholdende 100 deler titantetraklorid, hvortil det langsomt ble tilsatt 100 deler ammoniumhydroksydoppløsning i et isbad, (0,88 NH^OH på volumbasis ble anvendt). Platen ble så vasket og nedsenket i isopropylalkohol før den ble montert i en diafragmacelle.
Cellen ble holdt under belastning i 14 dager, og de føl-gende resultater var typiske: For en 120 cm 2 celle ved 2 kA/m<2 >var cellespenningen 3,55 volt; gjennomtrengeligheten var 0,57 pr. time; natriumhydroksyd i katolytt: 111 g/l; natriumklorid: 157 g/l; strømutbyttet var 90,3%, tilsvarende en saltomdannelse på 50,8%.
Eksempel 4
En plate av porøst polytetrafluoretylen ("GORE-TEX" fremstilt ifølge britisk patent nr. 1 355 373) ble behandlet i isopropylalkohol. Platen ble deretter behandlet i en 15 g/100 ml oppløs-ning av zirkoniumoksyklorid i 40 ml vann og 160 ml isopropylalkohol i 30 minutter. Hydrolyse av zirkoniumoksykloridet og vasking med vann ble utført over en tidsperiode på 30 minutter. Til slutt ble platen behandlet i isopropylalkohol i 30 minutter før den ble montert i en diafragmacelle.
cellen ble holdt under belastning i 15 dager. For en 120 cm 2 celle ved 2 kA/m 2 fikk man en cellespenning på 3,60 volt og en gjennomtrengelighet på 0,202 pr. time.
Eksempel 5
a) Et ark av porøst polytetrafluoretylen fremstilt i henhold til den fremgangsmåte som er beskrevet i BRD-utlegningsskrift
2 123 316, ble nedsenket i isopropylalkohol i 30 minutter.
Arket ble deretter nedsenket i en oppløsning av 7,1 volum% tetrabutyltitanat i isopropylalkohol i 30 minutter under inter-mittent omrøring for å sikre diffusjon av oppløsningen inn i arket.
Arket inneholdende oppløsningen av tetrabutyltitanat
ble så nedsenket i vann i 30 minutter for hydrolyse av tetrabutyltitanatet til titandioksyd. Arket inneholdt 4 vekt% titandioksyd.
Det titandioksydholdige ark ble montert i en elektro-lysecelle for elektrolyse av natriumkloridoppløsning (120 cm 2,
vertikalt diafragma), idet arket ble montert mellom en nett-verkskatode av bløtt stål og en anode av titan forsynt med et elektrokatalytisk aktivt belegg. Anode/katode-avstanden var 9 mm. Natriumkloridoppløsningen ble elektrolysert i cellen med de følgende typiske resultater:
Celle under belastning i 90 dager
b) Til sammenligning og for å illustrere fremstillingen og anvendelsen av et diafragma inneholdende den samme.mengde titandioksyd, hvor titandioksydet er blitt inkorporert under fremstillingen av det porøse ark (og ikke etter fremstillingen av det porøse ark) ble et ark av porøst polytetrafluoretylen inneholdende 4 vekt% titandioksyd og fremstilt i henhold til den i BRD—utlegningsskrift 2 123 316 beskrevne prosess, av en blanding av polytetrafluoretylen og titandioksyd, montert i en diafragmacelle identisk med den som ble anvendt under a) ovenfor. Når cellen ble fylt med natriumkloridoppløsning og en strøm ble ledet gjennom cellen, ble det funnet at natriumklo-ridoppløsning ikke kunne elektrolyseres da oppløsningen ikke strømmet gjennom diafragmaet. Oppløsningen "fuktet" ikke diafragmaet.
Arket kunne gjøres fuktbart ved behandling med vandig
natriumhydroksyd, vandig saltsyre og vandig natriumdihydrogenfosfat. Det således behandlede ark kunne anvendes for elektrolyse av natriumkloridoppløsning i cellen. Begynnelsesspennin-gen var imidlertid høyere enn den som ble observert i eksemp-let ovenfor, og den økte progressivt med tiden, hvilket viser at fuktbarheten av det porøse ark avtok med tiden.
Claims (6)
1. Diafragma egnet til bruk i elektrokjemiske celler, hvilket
omfatter et porøst polymert materiale inneholdende enheter avledet fra tetrafluoretylen, hvilket materiale har en mikrostruktur kjennetegnet ved knuter som er innbyrdes forbundet ved fibriller, og ennvidere omfatter et ikke-fjernbart fyllstoff som er kjemisk resistent overfor væskene i cellen, karakterisert ved at fyllstoffet er inkorporert i det porøse polymere materiale etter fremstillingen av det porøse polymere materiale.
2. Diafragma ifølge krav 1, karakterisert ved at det ikke-fjernbare fyllstoff er inkorporert ved at det porøse polymere materiale behandles i en suspensjon av fyllstoffet i en væske.
3. Diafragma ifølge krav 1, karakterisert ved at det ikke-fjernbare fyllstoff er inkorporert ved impregnering av det porøse polymere materiale med en fyllstoff-forløper, hvor-etter forløperen kan hydrolyseres ved innvirkning av vann eller en alkalisk oppløsning.
4. Diafragma ifølge krav 3, karakterisert ved at det som forløper er anvendt titantetraklorid, tetrabutyltitanat eller zirkoniumoksyklorid.
5. Diafragma ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at det ikke-fjernbare fyllstoff er et uorganisk oksyd.
6. Diafragma ifølge krav 5, karakterisert ved at det ikke-fjernbare fyllstoff er titandioksyd eller zirkoniumdioksyd.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB2331674 | 1974-05-24 | ||
| GB23275/74A GB1503915A (en) | 1974-05-24 | 1974-05-24 | Electrolytic process |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO800438L NO800438L (no) | 1975-11-25 |
| NO150211B true NO150211B (no) | 1984-05-28 |
| NO150211C NO150211C (no) | 1984-09-05 |
Family
ID=26256426
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO75751803A NO151328C (no) | 1974-05-24 | 1975-05-21 | Elektrokjemisk celle med en anode og en katode adskilt ved et diafragma, saerlig til bruk ved elektrolyse av vandige natriumkloridopploesninger |
| NO80800438A NO150211C (no) | 1974-05-24 | 1980-02-18 | Diafragma egnet til bruk i elektrokjemiske celler |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO75751803A NO151328C (no) | 1974-05-24 | 1975-05-21 | Elektrokjemisk celle med en anode og en katode adskilt ved et diafragma, saerlig til bruk ved elektrolyse av vandige natriumkloridopploesninger |
Country Status (15)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4089758A (no) |
| JP (1) | JPS511373A (no) |
| BR (1) | BR7503241A (no) |
| CA (1) | CA1065276A (no) |
| CH (1) | CH611940A5 (no) |
| DE (1) | DE2523278A1 (no) |
| ES (1) | ES437897A1 (no) |
| FI (1) | FI751494A (no) |
| FR (1) | FR2272195B1 (no) |
| IN (1) | IN143571B (no) |
| IT (1) | IT1038447B (no) |
| NL (1) | NL7506081A (no) |
| NO (2) | NO151328C (no) |
| SE (1) | SE7505843L (no) |
| SU (1) | SU670207A3 (no) |
Families Citing this family (51)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52127479A (en) * | 1976-04-20 | 1977-10-26 | Agency Of Ind Science & Technol | Chemical resistant diaphragm and its preparation |
| US4196070A (en) * | 1977-12-12 | 1980-04-01 | Nuclepore Corporation | Method for forming microporous fluorocarbon polymer sheet and product |
| US4224130A (en) * | 1978-02-13 | 1980-09-23 | The Dow Chemical Company | Electrolytic diaphragm cell |
| US4170538A (en) * | 1978-10-20 | 1979-10-09 | Ppg Industries, Inc. | Diaphragm having zirconium and magnesium compounds in a porous matrix |
| US4170537A (en) * | 1978-10-20 | 1979-10-09 | Ppg Industries, Inc. | Method of preparing a diaphragm having a gel of a hydrous oxide of zirconium in a porous matrix |
| US4170539A (en) * | 1978-10-20 | 1979-10-09 | Ppg Industries, Inc. | Diaphragm having zirconium oxide and a hydrophilic fluorocarbon resin in a hydrophobic matrix |
| NL7907632A (nl) * | 1978-10-20 | 1980-04-22 | Ppg Industries Inc | Diafragma met zirconium- en magnesiumverbindingen in een poreuze matrix. |
| JPS55146535A (en) * | 1979-05-02 | 1980-11-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Information input system |
| US4216073A (en) * | 1979-05-29 | 1980-08-05 | Ionics Inc. | Ion exchange resin containing activated carbon |
| US4253935A (en) * | 1979-09-19 | 1981-03-03 | Ppg Industries, Inc. | Method of preparing a diaphragm having a gel of a hydrous oxide or zirconium in a porous matrix |
| US4252878A (en) * | 1980-03-03 | 1981-02-24 | Hooker Chemicals & Plastics Corp. | Processes of wetting hydrophobic fluoropolymer separators |
| JPS57196344A (en) * | 1981-05-27 | 1982-12-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Document producing device |
| ATE26471T1 (de) * | 1982-06-09 | 1987-04-15 | Ici Plc | Poroeses diaphragma fuer eine elektrolysezelle. |
| US4556618A (en) * | 1983-12-01 | 1985-12-03 | Allied Corporation | Battery electrode and method of making |
| US4610764A (en) * | 1984-02-07 | 1986-09-09 | Asahi Glass Company Ltd. | Electrolytic cation exchange membrane |
| LU85723A1 (fr) * | 1985-01-07 | 1986-02-12 | Euratom | Film separateur pour un electrolyseur alcalin et procedi pour de fabrication |
| US5868915A (en) * | 1996-09-23 | 1999-02-09 | United States Filter Corporation | Electrodeionization apparatus and method |
| US6284124B1 (en) | 1999-01-29 | 2001-09-04 | United States Filter Corporation | Electrodeionization apparatus and method |
| GB0016846D0 (en) * | 2000-07-10 | 2000-08-30 | United States Filter Corp | Electrodeionisation Apparatus |
| US7147785B2 (en) * | 2000-09-28 | 2006-12-12 | Usfilter Corporation | Electrodeionization device and methods of use |
| US6607647B2 (en) | 2001-04-25 | 2003-08-19 | United States Filter Corporation | Electrodeionization apparatus with expanded conductive mesh electrode and method |
| US6649037B2 (en) * | 2001-05-29 | 2003-11-18 | United States Filter Corporation | Electrodeionization apparatus and method |
| CA2461558C (en) | 2001-10-15 | 2011-10-04 | United States Filter Corporation | Apparatus for fluid purification and methods of manufacture and use thereof |
| US7501061B2 (en) * | 2002-10-23 | 2009-03-10 | Siemens Water Technologies Holding Corp. | Production of water for injection using reverse osmosis |
| US7604725B2 (en) * | 2003-11-13 | 2009-10-20 | Siemens Water Technologies Holding Corp. | Water treatment system and method |
| US7083733B2 (en) | 2003-11-13 | 2006-08-01 | Usfilter Corporation | Water treatment system and method |
| US7582198B2 (en) * | 2003-11-13 | 2009-09-01 | Siemens Water Technologies Holding Corp. | Water treatment system and method |
| US20050103717A1 (en) * | 2003-11-13 | 2005-05-19 | United States Filter Corporation | Water treatment system and method |
| US7862700B2 (en) * | 2003-11-13 | 2011-01-04 | Siemens Water Technologies Holding Corp. | Water treatment system and method |
| US8377279B2 (en) | 2003-11-13 | 2013-02-19 | Siemens Industry, Inc. | Water treatment system and method |
| US7563351B2 (en) * | 2003-11-13 | 2009-07-21 | Siemens Water Technologies Holding Corp. | Water treatment system and method |
| US7846340B2 (en) * | 2003-11-13 | 2010-12-07 | Siemens Water Technologies Corp. | Water treatment system and method |
| US7329358B2 (en) | 2004-05-27 | 2008-02-12 | Siemens Water Technologies Holding Corp. | Water treatment process |
| US7658828B2 (en) * | 2005-04-13 | 2010-02-09 | Siemens Water Technologies Holding Corp. | Regeneration of adsorption media within electrical purification apparatuses |
| US20060231406A1 (en) * | 2005-04-13 | 2006-10-19 | Usfilter Corporation | Regeneration of adsorption media within electrical purification apparatuses |
| US8045849B2 (en) | 2005-06-01 | 2011-10-25 | Siemens Industry, Inc. | Water treatment system and process |
| US10252923B2 (en) | 2006-06-13 | 2019-04-09 | Evoqua Water Technologies Llc | Method and system for water treatment |
| US10213744B2 (en) | 2006-06-13 | 2019-02-26 | Evoqua Water Technologies Llc | Method and system for water treatment |
| US8114259B2 (en) * | 2006-06-13 | 2012-02-14 | Siemens Industry, Inc. | Method and system for providing potable water |
| US8277627B2 (en) | 2006-06-13 | 2012-10-02 | Siemens Industry, Inc. | Method and system for irrigation |
| US20080067069A1 (en) | 2006-06-22 | 2008-03-20 | Siemens Water Technologies Corp. | Low scale potential water treatment |
| US7820024B2 (en) * | 2006-06-23 | 2010-10-26 | Siemens Water Technologies Corp. | Electrically-driven separation apparatus |
| US7744760B2 (en) | 2006-09-20 | 2010-06-29 | Siemens Water Technologies Corp. | Method and apparatus for desalination |
| EP2222899A2 (en) * | 2007-11-30 | 2010-09-01 | Siemens Water Technologies Corp. | Systems and methods for water treatment |
| MX2010010844A (es) * | 2008-04-03 | 2010-11-01 | Siemens Water Tech Corp | Sistema y metodo de baja energia para desalinizar agua de mar. |
| JP6816165B2 (ja) * | 2016-05-03 | 2021-01-20 | オーパス １２ インコーポレイテッドＯｐｕｓ １２ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | Ｃｏ２、ｃｏおよび他の化学化合物の電気化学反応のための先進的構造を有するリアクタ |
| AU2018321819B2 (en) | 2017-08-21 | 2024-04-04 | Evoqua Water Technologies Llc | Treatment of saline water for agricultural and potable use |
| US11512403B2 (en) | 2018-01-22 | 2022-11-29 | Twelve Benefit Corporation | System and method for carbon dioxide reactor control |
| JP7468975B2 (ja) | 2018-11-28 | 2024-04-16 | トゥエルブ ベネフィット コーポレーション | 電解槽および使用方法 |
| AU2020393869A1 (en) | 2019-11-25 | 2022-06-09 | Twelve Benefit Corporation | Membrane electrode assembly for COx reduction |
| US11939284B2 (en) | 2022-08-12 | 2024-03-26 | Twelve Benefit Corporation | Acetic acid production |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA674906A (en) * | 1963-11-26 | W. Carlin William | Cell with polymer-impregnated asbestos diaphragm | |
| GB1081046A (en) * | 1965-08-31 | 1967-08-31 | Ici Ltd | Manufacture of porous diaphragms |
| DE1941847A1 (de) * | 1968-12-31 | 1970-07-23 | Bitterfeld Chemie | Verfahren zur Elektrolyse von Salzloesungen in Zellen mit Diaphragma |
| US3723264A (en) * | 1969-04-28 | 1973-03-27 | Pullman Inc | Electrochemical oxidation of olefinic compounds |
| US3694281A (en) * | 1969-04-28 | 1972-09-26 | Pullman Inc | Process for forming a diaphragm for use in an electrolytic cell |
| SE392582B (sv) * | 1970-05-21 | 1977-04-04 | Gore & Ass | Forfarande vid framstellning av ett porost material, genom expandering och streckning av en tetrafluoretenpolymer framstelld i ett pastabildande strengsprutningsforfarande |
| GB1364683A (en) * | 1970-08-13 | 1974-08-29 | Yuasa Battery Co Ltd | Diaphragm and method of manufacturing the same |
| US3853721A (en) * | 1971-09-09 | 1974-12-10 | Ppg Industries Inc | Process for electrolysing brine |
| US3853720A (en) * | 1972-10-24 | 1974-12-10 | Ppg Industries Inc | Electrolysis of brine using permeable membranes comprising fluorocarbon copolymers |
| ZA74315B (en) * | 1973-01-17 | 1975-03-26 | Diamond Shamrock Corp | Dimensionally stable asbestos diaphragms |
-
1975
- 1975-05-16 US US05/578,316 patent/US4089758A/en not_active Expired - Lifetime
- 1975-05-20 IN IN1015/CAL/75A patent/IN143571B/en unknown
- 1975-05-21 NO NO75751803A patent/NO151328C/no unknown
- 1975-05-22 SE SE7505843A patent/SE7505843L/xx not_active Application Discontinuation
- 1975-05-22 FI FI751494A patent/FI751494A/fi not_active Application Discontinuation
- 1975-05-23 FR FR7516578A patent/FR2272195B1/fr not_active Expired
- 1975-05-23 CH CH662275A patent/CH611940A5/xx not_active IP Right Cessation
- 1975-05-23 NL NL7506081A patent/NL7506081A/xx active Search and Examination
- 1975-05-23 BR BR4145/75A patent/BR7503241A/pt unknown
- 1975-05-23 IT IT7523705A patent/IT1038447B/it active
- 1975-05-23 JP JP50061131A patent/JPS511373A/ja active Pending
- 1975-05-23 CA CA227,635A patent/CA1065276A/en not_active Expired
- 1975-05-23 ES ES437897A patent/ES437897A1/es not_active Expired
- 1975-05-26 DE DE19752523278 patent/DE2523278A1/de active Granted
-
1977
- 1977-03-03 SU SU772458455A patent/SU670207A3/ru active
-
1980
- 1980-02-18 NO NO80800438A patent/NO150211C/no unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BR7503241A (pt) | 1976-04-27 |
| FI751494A (no) | 1975-11-25 |
| IN143571B (no) | 1977-12-31 |
| NO150211C (no) | 1984-09-05 |
| DE2523278C2 (no) | 1989-02-23 |
| SU670207A3 (ru) | 1979-06-25 |
| FR2272195A1 (no) | 1975-12-19 |
| NO151328C (no) | 1985-03-20 |
| NL7506081A (nl) | 1975-11-26 |
| ES437897A1 (es) | 1977-04-01 |
| NO151328B (no) | 1984-12-10 |
| SE7505843L (sv) | 1975-11-25 |
| AU8142475A (en) | 1976-11-25 |
| NO800438L (no) | 1975-11-25 |
| US4089758A (en) | 1978-05-16 |
| CH611940A5 (no) | 1979-06-29 |
| CA1065276A (en) | 1979-10-30 |
| DE2523278A1 (de) | 1975-12-04 |
| FR2272195B1 (no) | 1981-10-30 |
| JPS511373A (no) | 1976-01-08 |
| IT1038447B (it) | 1979-11-20 |
| NO751803L (no) | 1975-11-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO150211B (no) | Diafragma egnet til bruk i elektrokjemiske celler | |
| AU628580B2 (en) | A composite, porous diaphragm | |
| US5183545A (en) | Electrolytic cell with composite, porous diaphragm | |
| US4410411A (en) | Dimensionally stable asbestos diaphragms | |
| US4680101A (en) | Electrolyte permeable diaphragm including a polymeric metal oxide | |
| RU2148681C1 (ru) | Катодный блок диафрагменного электролизера и способ его получения | |
| US5683749A (en) | Method for preparing asbestos-free chlor-alkali diaphragm | |
| US4661218A (en) | Ion exchange membrane cell and electrolysis with use thereof | |
| EP0753534B1 (en) | Cation exchange membrane for electrolysis and process for producing potassium hydroxide of high purity | |
| US5630930A (en) | Method for starting a chlor-alkali diaphragm cell | |
| CA1071143A (en) | Diaphragm for an electrolytic cell | |
| JPS621652B2 (no) | ||
| US4173526A (en) | Chlor-alkali cell diaphragm and its treatment | |
| EP0327313B1 (en) | Membrane electrolytic process for producing concentrated caustic | |
| NO771351L (no) | Diafragma for elektrolyseceller og fremgangsm}te til fremstilling derav. | |
| US4233122A (en) | Electrolytic process for potassium hydroxide | |
| RU2070232C1 (ru) | Микропористая диафрагма для хлорщелочного электролиза, способ ее изготовления и катодный блок диафрагменного электролизера | |
| CA1046724A (en) | Porous diaphragms | |
| US4127457A (en) | Method of reducing chlorate formation in a chlor-alkali electrolytic cell | |
| US4900408A (en) | Membrane electrolytic process for producing concentrated caustic | |
| JPH0230398B2 (no) | ||
| NO148342B (no) | Membranbelagt katode for elektrolyseceller og fremgangsmaate for fremstilling av saadan katode | |
| FI65819C (fi) | Diafragma | |
| US4810345A (en) | Diaphragm for an electrolytic cell | |
| US4610764A (en) | Electrolytic cation exchange membrane |