NO164670B - Elektrode, elektrokjemisk celle inneholdende elektroden, samt fremgangsmaate til fremstilling av elektroden. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en elektrode omfattende

en flerhet av fibre, hver med et metallisk belegg; videre angår oppfinnelsen en elektrokjemisk celle inneholdende slike elektroder; og en fremgangsmåte til fremstilling av elektroden.

Effektiviteten ved elektrokjemiske prosesser så som elektrolyse, elektroplettering, elektrolytisk utvinning, elektroorganisk syntese og avfalls-gjenvinning avhenger i en vesentlig grad av elektrodens overflateareal. Det er blitt konstruert elektroder med forhøyninger eller vindinger for økning av overflatearealet. Sandblåsing er også blitt anvendt for å gjøre elektrodeoverflaten ujevn og således tilveiebringe større overflateareal. Disse kjente teknikker er blitt funnet å ha begrenset effektivitet når det gjelder å øke overflatearealet.

I den senere tid er karbonfibrer for elektroder, som tilveiebringer store overflatearealer, blitt beskrevet i US-patent nr. 4 046 666, 4 108 754 og 4 108 757. Elektrodene omfatter en flerhet av karbonfibre anordnet generelt parallelt i forhold til hverandre og fastspent i én ende til en elektrisk forbindelse. Skjønt disse elektroder kan ha store overflatearealer, tilveiebringer de forholdsvis dårlige elektriske forbindelser. Således brister et stort antall karbonfibrer stadig når et tau av slike fibrer fastspennes i en elektrisk forbindelse. Denne beskadigelse av fibrer påvirker tauets elektriske effektivitet på en ugunstig måte. Dessuten resulterer den mekaniske forbindelse mellom karbonfibrer i en uønsket høy elektrisk motstand ved forbindelsen. Følgelig er ikke elektrodenes teoretiske effektiviteter oppnåelige på grunn av de mekanisk ødeleggende og ineffektive elektriske forbindelser.

De elektroder som er vist i US-patenter nr. 4 046 663,

4 046 664, 4 108 754 og 4 108 757 fungerer også som en veke,

som bevirker at elektrolytten trekkes opp i ende-området. Når elektrolytten fordamper blir det tilbake et saltresiduum som påvirker den elektriske forbindelse. Saltavsetningene skjermer endestykket termisk, hvilket forårsaker varmeopphopning, øket motstand og til slutt ende-svikt ved kobling. Selv om vekevirkning og fiberødeleggelse kunne reguleres, ville det være dårlig elektrisk forbindelse til fibrene i midten av bunten.

bet er blitt gjort flere forsøk på å anbringe metalliske belegg på karbonfibrene slik at tau av de pletterte karbonfibrer kan anvendes mer effektivt som elektroder i forskjellige elektrokjemiske prosesser. I de,fleste tilfeller har metallbelegget vært usammenhengende, skjørt og kostbart å påføre.

For eksempel viser US-patent nr. 4 132 828 vakuumavsetning av nikkel på karbonfibre. Det belegg som beskrives i dette patent er imidlertid ikke kontinuerlig i kontakt med karbonfibrene og vil lett gå i stykker og svikte hvis fiberen vris.

Strømløse nikkelbad har.også vært anvendt for plettering

av karbonfibrer. Imidlertid er denne pletteringsfremgangsmåte langsom, kostbar å utføre og resulterer igjen i dårlige, usammenhengende belegg. En annen utilfredsstillende, belagt fiber er vist i US-patent nr. 3 622 283....

I betraktning av ovenstående er det et formål med den foreliggende,oppfinnelse å tilveiebringe fiberholdige elektroder med store overflatearealer, effektive elektriske forbindelser og kontinuerlige metallbelegg på fibrene med høye bindingsstyrker mellom dem. Videre er det et formål å tilveiebringe fiber-elektroder som kan bøyes, omvikles, veves eller strikkes i forskjellige utformninger for effektiv anvendelse i elektrokjemiske celler. Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en elektrokjemisk celle omfattende elektrisk ledende fibre dannet til elektroder uten de ulemper som er forbundet med elektroder ifølge teknikkens stand.

Elektroden ifølge oppfinnelsen er angitt i, krav 1; fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er angitt i krav 2, og den elektrokjemiske celle ifølge oppfinnelsen med foretrukne utførelsesformer er angitt i krav 3-6. Det vises til kravene.

Fibrene for elektrodene ifølge oppfinnelsen kan være halvmetalliske, så som karbon- og silisiumkarbid-fibre, eller ikke-ledende, så som nylon-, polyester- og/eller aramid-fibre.

Når fibrene er halvmetalliske, av karbon eller silisiumkarbid, kan metallbelegget påføres ved den fremgangsmåte som er beskrevet i EP-A-088 884, publisert den 21. september 1983.

Det fiberbelegg som er beskrevet i EP-A-088 884 er sammenhengende og har gode bindings- og fleksibilitetsegenskaper. Som et resultat av dette er det mulig å danne de fibrer som er belagt i henhold til fremgangsmåten ifølge EP-A-088 884 til utformninger som er egnet til elektroder, og som ble betraktet for å være uoppnåelige med metallbelagte karbon- eller silisiumkarbidfibrer ifølge teknikkens stand. Det må imidlertid være klart at skjønt EP-A-088 884 beskriver en foretrukket fremgangsmåte til belegging av karbon- eller silisiumkarbid-fibrer, er den foreliggende oppfinnelse ikke slik begrenset.

Ved en foretrukket måte til fremstilling av de metallbelagte karbon- eller silisiumkarbon-fibre vil de følgende trinn anvendes: (a) det tilveiebringes en kontinuerlig lengde av en flerhet av elektrisk ledende kjernefibre, (b) minst en del av lengden av nevnte fibre neddykkes kontinuerlig i en oppløsning egnet til elektrolytisk å avsette minst ett metall, og (c) det påtrykkes en ytre elektrisk spenning mellom fibrene og en elektrode som er neddykket i oppløsningen, hvilken spenning er høyere enn den som normalt fordres for å bevirke metallavsetning, hvorved (i) metallet reduseres på overflaten av fibrene, (ii) metallet avsettes hovedsakelig jevnt på fibrenes overflate og (iii) det tilveiebringes et hovedsakelig jevnt,fast vedheftet lag av metall på kjernen.

De fibre som er dannet ved den beskrevne fremgangsmåte,

vil ha en bindingsstyrke mellom metall og kjerne som er tilstrekkelig til å sørge for at hvis fiberen bøyes, kan belegges gå i stykker, men vil ikke skalle av. Videre er bindingsstyrken i foretrukkede fibre mer enn tilstrekkelig til at fibrene kan tillates å danne knuter uten vesentlig, dvs. mer enn 5 volum%, adskillelse og avflakning av belegget.

Når fibrene er ikke-ledende (nylon, polyester og/eller aramider og lignende), gjøres de først ledende ved at de påføres et ytterst tynt metallisk mellomlag, og deretter belegges de med et metallisk lag som beskrevet i EP-A-088 884.

Enten kjernefibrene er halvmetalliske eller ikke-metalliske, dannes elektroden ifølge oppfinnelsen av fibrer som er metall-belagt ved forbindelsen mellom elektroden og en kraftkilde/ Metallbelegget på fibrene gjør at forbindelsen til kraftkilden kan fremstilles ved hjelpemidler så som lodding for å fremskaffe en sammenhengende fiber/metall-matriks som ligger nær opp til den elektriske forbindelse, hvorved man unngår de mekaniske forbindelser så som krusning, som ødelegger fibrene og reduserer elektrodens effektivitet. Dessuten unngår man ved loddet forbindelse og den resulterende sammenhengende fiber/metallmatriks vekevirkning som hadde vært rådende når det gjaldt mekaniske forbindelser ifølge teknikkens stand og som hurtig forringer den elektriske forbindelses kvalitet. Dessuten innkapsler den loddede forbindelse og den resulterende sammenhengende fiber/metall-matriks alle fibrene til metallet for lav kontakt-motstand til og med inntil sentrum i en masse på

100 000 fibrer.

Den foreliggende elektrode kan dannes ved metallplettering av bare den del av et fibertau som vil ligge nær opp til den elektriske forbindelse. Elektroden kan også dannes ut fra et fibertau som er fullstendig metallbelagt og som deretter strippes for en del av metallbelegget før anvendelse som elektrode. Ved de fleste elektrokjemiske anvendelser vil elektroden med plettering bare nær den élektriske forbindelse fortrinnsvis fungere som anode.

Ifølge oppfinnelsen kan hver fiber, om det ønskes, være kontinuerlig belagt med metall langs sin hele lengde. Disse belagte fibre tilveiebringer en stor overflate med høy elektrisk ledningsevne. De forbindes elektrisk med en kraftkilde ved et hjelpemiddel så som lodding for frembringelse av en helhetlig karbon/metall-matriks som støter opp til den elektriske forbindelse. Som forklart ovenfor forhindrer denne sammenhengende matriks at fibrene ødelegges og forhindrer hovedsakelig vekevirkning. Den elektrode som er dannet ved plettering langs hele lengden av hver fiber, anvendes typisk som katode.

Som et resultat av det forbedrede belegg på fibrene er det mulig å danne den foreliggende fiberelektrode i forskjellige egnede utformninger som hittil hadde vært utilgjengelige. Eksempelvis kan et metallbelagt fibertau vikles rundt en gjennomstrømnings-understøttelse, idet det er liten eller ingen mulighet til at metallbeleggene løsner fra fibrene. Andre pletterte elektrodeutformninger innbefatter vevde matter, som kan understøttes i en plan utformning eller vikles rundt en gjennomstrømnings-understøttelse, og strikkede rørformige utformninger, som kan være anbrakt rundt en sylindrisk gjennom-strømnings-understøttelse.

Som et resultat av de foreliggende elektroders fleksibilitet er flere unike cellekonstruksjoner og -prosesser gjort til-gjengelige. For eksempel kan anoder og katoder montert rundt gjennomstrømningsunderstøttelser vekselvis anordnes i én eller flere celler. Elektrolytten kan så ledes gjennom cellene på en slik måte at man sikrer maksimal kontakt med karbonfibrene.

Ved én utførelsesform kan hver celle inneholde en anode på en gjennomstrømningsunderstøttelse og en katode på en gjennom-strømningsunderstøttelse. Hver slik celle kan adskilles ved en ikke-ledende barriere, idet hver barriere har elektrolyttkanaler i form av ett eller flere hull. For oppnåelse av det ønskede strømningsmønster vil kanalene i barrierene kunne være vekselvis beliggende i et bunnhjørne eller et motstående topphjørne. Huller som er ordnet på denne måte i barrierene, hjelper til

med å oppnå maksimal kontakt mellom elektrolytten og elektrodene.

Ved en annen utførelsesform av den ovenfor beskrevne montasje kan hver celle innbefatte en flerhet av de fiberholdige anoder og katoder viklet rundt gjennomstrømningsunderstøttelser. En flerhet av slike multi-elektrode-celler kan være anordnet i serier, idet forbindelsene mellom cellene er montert slik at man sikrer maksimal kontakt mellom elektrolytten og elektrodene. Som angitt tidligere kan dette elektrolytt-strømningsmønster oppnåes ved at det vekselvis anbringes huller i barrierene mellom cellene i barrierenes topp- og bunnhjørner.

Andre elektrokjemiske celler med forskjellige utformninger er også innbefattet i den foreliggende oppfinnelse. For eksempel kan porøse metallplater anvendes som katoder og anordnes vekslende med de ovenfor beskrevne anoder. Ved enda en annen utførelsesform kan det tilveiebringes en vilkårlig ("discretionary") celle hvor det anvendes en liten anode, så

som en platinatråd, i forbindelse med en katode med stor flate av metallbelagte fibrer for avsetning av spesifikke metaller på katoden mens andre metaller blir tilbake i oppløsning. For å sikre optimal elektrolytt-kontakt med elektrodene i den ovenfor

beskrevne vilkårlige celle, kan katoden av metallbelagte fibrer dannes til en sylindrisk utformning idet sylinderen ordnes konsentrisk rundt anoden. Den sylindriske fiber-katode kan være dannet enten ved at et fibertau vikles spiralforming rundt en porøs, sylindrisk form eller ved at det strikkes en rørformet struktur av den metallbelagte fiber. En annen celle ifølge oppfinnelsen som kan anvendes til oksydasjons-reduksjons-reaksjoner i en bipolar celle, innbefatter en vekselvis anordning av anoder og katoder i en celle som inneholder begge oppløsninger, hvori én av de innbyrdes forbundne elektroder ifølge den foreliggende oppfinnelse er anbrakt i én oppløsning, mens den annen innbyrdes forbundne er anbrakt i den annen oppløsning.

Ved hver av de beskrevne utførelsesformer tilveiebringer elektrodene ifølge oppfinnelsen store overflatearealer, effektive elektriske forbindelser og høy bindingsstyrke mellom kjernefibrene og metallbeleggene på disse.

Det følgende er en detaljert beskrivelse, sammen med medfølgende tegninger, av illustrative utførelsesformer av oppfinnelsen. Det må være klart at oppfinnelsen kan underkastes modifikasjon og variasjon som vil være åpenbart for fagfolk på området innenfor oppfinnelsens ånd og ramme. Fig. 1 er ét oppriss, delvis i snitt, av en elektrode ifølge den foreliggende oppfinnelse innbefattende et tau av delvis pletterte fibre og en helhetlig fiber/metall-matriks ved dens ende; Fig. la er et forstørret tverrsnitt av fig. 1 langs linjene la-la på denne; Fig. lb er et forstørret tverrsnitt av fig. 1 langs linjene lb-lb på denne; Fig. lc er et forstørret tverrsnitt av fig. 1 langs linjene lc-lc på denne; Fig. Id er et forstørret tverrsnitt av fig. 1 langs linjene ld-ld på denne; Fig. 2 er et forstørret oppriss, delvis i snitt av en enkelt fiber i elektroden vist på fig. 1; Fig. 3 er et oppriss, delvis i snitt, av elektroden ifølge fig. 1 anvendt i forbindelse med et beskyttende rør; Fig. 4 er et oppriss, delvis i snitt, av en annen elektrode ifølge den foreliggende oppfinnelse innbefattende et tau av fullstendig pletterte fibrer; Fig. 4a er et forstørret tverrsnitt av fig. 4 langs linjene 4a-4a på denne; Fig. 4b er et forstørret tverrsnitt av fig. 4 langs linjene 4b-4b på denne; Fig. 4c er et forstørret tverrsnitt av fig. 4 langs linjene 4c-4c på denne; Fig. 5 er et forstørret oppriss, delvis i snitt, av en enkelt fiber i elektroden vist på fig. 4; Fig. 6 er et oppriss, delvis i snitt, av elektroden ifølge fig. 4 anvendt i forbindelse med et beskyttende rør; Fig. 7 er et utspilt perspektivriss av en annen utførelses-form av elektroden ifølge den foreliggende oppfinnelse, hvori fibertauet er viklet rundt en strømningsunderstøttelse; Fig. 8 er et oppriss, delvis i snitt, av elektroden vist på fig. 7; Fig. 9 er et sideriss, delvis i snitt, av elektroden vist på fig. 7; Fig. 10 er et sideriss, delvis i snitt, av en elektrokjemisk celle ifølge den foreliggende oppfinnelse innbefattende elektroden ifølge figurene 7-9; Fig. 11 er et perspektivriss av de skilleplater som er anvendt i den elektrokjemiske celle ifølge fig. 10; Fig. 12 er et perspektivriss av den gjennomstrømnings-avstandsplate som er anbrakt mellom elektrodene på fig. 10; Fig. 13 er en skjematisk tegning av et elektrokjemisk system innbefattende en elektrokjemisk celle ifølge den foreliggende oppfinnelse; Fig. 14 er et grunnriss av den elektrokjemiske celle vist på fig. 13; Fig. 15 er et snitt av fig. 14 langs linjene 15-15 på denne; Fig. 16 er et tverrsnitt av fig. 14 langs linjene 16-16 på denne; Fig. 17 er et oppriss, delvis i snitt, av en vilkårlig elektrokjemisk celle ifølge den foreliggende oppfinnelse; Fig. 18 er et perspektivriss av cellen som er vist på fig. 17; Fig. 19 er et side-oppriss, delvis i snitt, av en elektrokjemisk celle ifølge oppfinnelsen innbefattende en elektrode av porøs plate;

Fig. 20 er et perspektivriss av elektroden av porøs plate

i cellen ifølge fig. 19; Fig. 21 er et side-oppriss, delvis i snitt, av en bipolar elektrokjemisk celle ifølge den foreliggende oppfinnelse, og Fig. 22 er et perspektivriss av skilleanordningen og de aktive elektroder i cellen ifølge fig. 21.

Elektroden ifølge den foreliggende oppfinnelse er angitt generelt ved tallet 10 på figurene 1, la, lb, lc, ld og 2. Elektrodene 10 er dannet av en flerhet av fibrer 12, hver innbefattende en midtre fiber 13, fortrinnsvis av karbon, for-eksempel på 7-11 pm, og et tynt, konsentrisk kontinuerlig lag 14 av nikkel eller et annet pålagt metall, for eksempel ca.

0,5 pm. De pletterte fibrer 12 er dannet til et tau 15, som er en generelt parallel rekke av tallrike pletterte fibrer 12, for eksempel ca. 40.000-50.000 fibrer, hvori tauet typisk har. en diameter på ca. 0,318 cm. Et tau 15 med den ønskede lengde er anbrakt i en elektrisk kobling 16 slik at klemmearmene 17 på

den elektriske kobling 16 griper rundt én ende av tauet 15.

Mer spesielt griper armene 17 på den elektriske kobling 16

rundt tauet 15 med tilstrekkelig kraft til at tauet 15 holdes løst tilbake, men at man likevel er sikker på at de pletterte fibrer 12 ikke ødelegges. Denne kraft som utøves av klemmearmene 17 på tauet 15 er betydelig mindre enn den kraft som vanligvis ville benyttes hvis man skulle kunne stole på denne mekaniske forbindelse for ledning av elektrisitet. - Ovennevnte "elektriske kobling" er i det foreliggende også betegnet "endestykke".

Når tauet 15 er blitt festet i den elektriske kobling 16, dyppes forbindelsen mellom koblingen 16 og tauet 15 i et bad av smeltet metall så som loddemetall av ca. 60 % tinn og ca. 40 % bly. Loddemetall 18 suges; opp i området mellom tilstøtende pletterte fibrer 12 og området mellom den elektriske kobling 16 og de pletterte fibrer 12 under dannelse av det som er en karbon/metall-matriks ved enden av elektroden 10, hvorved det oppnås en effektiv elektrisk ledende forbindelse mellom tauet 15 og koblingen 16. Den ønskede vekevirkning av de pletterte fibrer 12 kan oppnås på få sekunder, typisk på ca. 10 sekunder.

Metall-pletteringen 14 på den del av hver fiber 13 som

er lengre borte fra koblingen 16, blir så fjernet, f.eks. ved at den dyppes i et bad av salpetersyre. Mer spesielt fjernes pletteringen 14 slik at det blir tilbake en kort del av plettering 14 som strekker seg i en retning bort fra loddemetallet 18. Fortrinnsvis strekker pletteringen 14 seg mellom 1,27 og 5,08 cm fra loddemetallet 18, som angitt ved dimensjon "x" på fig. 2. Således avgrenser, som illustrert på fig. la, den øverste del av elektroden 10 en karbon/metall-matriks som omfatter karbonfibrene 13, pletteringen 14 og loddemetallet 18 og armene 17 på kobling 16. I en liten avstand fra kobling 16 omfatter nevnte karbon/metall-matriks, som vist på fig. lb, karbonfiberen 13, pletteringen 14 og loddemetallet 18. Enda lenger borte fra koblingen 16, innbefatter elektroden 10, som vist på fig. lc, karbonfibre 13 og plettering 14, men intet loddemetall 18. Denne plettering 14 uten loddemetallet tilveiebringer en trinn-motstand for strømutjevning fra endestykke 16 til strippet fiber 13. På denne måte tilveiebringes det en strømgradient slik at man unngår et styrt-område som hurtigere ville bli angrepet av enhver elektrolytt som kom i kontakt med den. Endelig er fibrene 13, som vist på fig. Id, i resten av elektroden 10 løst anordnet i tau 15 uten plettering, og elektrolytten, angitt generelt ved piler 19, kan strømme fritt mellom, og oppnå maksimal kontakt med, fibrer 13. Disse karbonfibrer er grafitt og generelt fri for amorft karbon.

Under henvisning til fig. 3 anvendes elektroden 10 i forbindelse med et ikke-ledende beskyttende rør 20 dannet av plast eller annet inert materiale. Røret 20 er løst montert over elektroden 10 og har en utstrekning generelt fra koblingen 16 til et punkt langs elektroden 10 som vil bli anbrakt flere tommer under overflaten av den elektrolytt som elektroden 10 anvendes sammen med. Det beskyttende rør 20 avspeiler det faktum at de mest aggressive ødeleggende elektrolytiske reaksjoner finner sted innenfor det område som er umiddelbart under elektrolyttens overflate. Det beskyttende rør 20 minimaliserer således de ødeleggende virkninger i dette kritiske område av elektrolytten. For ytterligere å minimalisere virkningen av overgangen mellom elektrolytten og elektroden 10, er det beskyttende rør utstyrt med en flerhet av små huller 21 ved enden av det beskyttende rør 20 som er lengst borte fra den elektriske kobling 16 for effektivt å fremskaffe en overgangssone med strømgradient for å minimalisere et område med strømbølge og elektrolytt-angrep.

En annen elektrode 22 ifølge oppfinnelsen er illustrert på figurene 4, 4a, 4b, 4c og 5. Elektroden 22 har en lignende utformning som den ovenfor beskrevne elektrode 10, bortsett fra at elektrode 22 innbefatter plettering 14 arrangert kontinuerlig langs hele lengden av hver fiber 13. Således avgrenser, som illustrert på fig. 4a, den del av elektroden 22 som grenser opp til kobling 16, en karbon/metall-matriks omfattende karbonfibrer 13, metallplettering 14, loddemetall 18 og armer 17 på kobling 16. På et sted på elektrode 22 i en liten avstand fra kobling

16 omfatter nevnte karbon/metall-matriks karbonfibrer 13, metallplettering 14 og loddemetall 18, som vist på fig. 4b. Lenger borte fra kobling 16 og med en utstrekning til den motsatte ende av elektrode 22, innbefatter fibrene 13 alle metallplettering 14, men, som angitt ved piler 19, kan elektrolytten fritt strømme gjennom elektroden 22. Disse metallbelagte fibrer har høy elektrisk ledningsevne. Fig. 6 illustrerer elektrode 22 anvendt i forbindelse med beskyttende rør 20, som, som angitt ovenfor, minimaliserer de ødeleggende virkninger av elektrolytten på grensen mellom elektrolytten og det omgivende miljø. Ved de fleste elektrokjemiske anvendelser anvendes de elektroder som er vist på figurenre 4-6, som katoder. Figurene 7-9 viser en generelt plan elektrode 30 i henhold til foreliggende oppfinnelse. Elektroden 30 er dannet av et langstrakt tau 32 som er viklet rundt en generelt rektangulær inert gjennomstrømningsunderstøttelse 34 og som holdes i stilling på understøttelsen 34 ved hjelp av en inert netting 36. Tauet 32 kan enten være strippet for det meste av pletteringen som vist på figurene 1-3 eller kan være helt

plettert som vist på figurene 4-6. Alle elektroder 30 innbefatter, enten de anvendes som anoder eller katoder, et metall-belagt område 38. Dette metall-belagte område 38 gjor at påføringen av loddemetall 40 kan knytte sammen den elektriske kobling 42 med tauet 32 og således danne en hel karbon/metallmatriks. Som forklart ovenfor går det metall-belagte område 38 fortrinnsvis utover grensene for det loddede område 40 og vil på visse elektroder strekke seg gjenom hele tauets 32 lengde. Elektroden 30 innbefatter videre et beskyttende rør 44 som typisk strekker seg fra et sted ovenfor grenseflaten mellom luften og elektrolytten til et sted som er fortrinnsvis 7,6-10,2 cm nede i elektrolytten. Skjønt det beskyttende rør 44 kan ende ovenfor gjennomstrømningsunderstøttelsen 34, strekker det seg fortrinnsvis inn i et område som støter opp til gjennom-strømningsunderstøttelsen 34. Som illustrert klarest på fig.

7, har gjenomstrømningsunderstøttelsen 34 tallrike åpninger 48 og kan innbefatte en langstrakt utskåret del eller fure 46 i hvilken røret 44 er anbrakt. Tauet 32 kan så tres gjennom en åpning i gjennomstrømningsunderstøttelsen 34 og vikles rundt understøttelsen 34 på en sammenhengende måte. Skjønt et enkelt tau 32 som slutter ved hver ende, er vist på fig. 8, kan det anvendes multiple tau og avslutninger ved utførelse av oppfinnelsen. Tauet 32 holdes i stilling på understøttelsen 34 og er beskyttet mot ødeleggelse ved hjelp av nettingen 36, som er foldet rundt den kombinerte gjennomstrømningsunderstøttelse 34 og tau 32. Nettingen 36, som kan være laget av nylon eller fiberglass, forhindrer også at løse fibrer fra én elektrode kommer i kontakt med en annen elektrode.

Når elektroden 30 anvendes som katode, bibeholdes hele tauet 32 typisk i sin pletterte tilstand. Med den foretrukkede plettering, som beskrevet ovenfor, vil pletteringen forbli uskadd på fibrene i tauet 32 til tross for de mange skarpe bøyninger som finner sted i tauet 32 i løpet av dannelsen av elektrode 30.

Når elektroden 30 anvendes som anode, fjernes pletteringen typisk fra tauet 32 på alle områder av tauet 32 bortsett fra de områder som er nær loddeforbindelsen 40 mellom tau 32 og den elektriske kobling 42. Denne fjerning av pletteringen fra tau 32 kan utføres enten før eller etter at tauet 32 monteres på gjennomstrømningsunderstøttelsen 34.

Ved de illustrerende utførelsesformer ifølge figurene 1-9 er fibrene 12, som danner kjiernen i elektrodene 10 eller 30, av karbon. Dessuten kan fibrene 12 være dannet av andre halvmetalliske fibrer, så som nylon-typer, 'polyestere og/eller aramider og lignende, som gjøres elektrisk ledende ved hjelp av et tynt, inter-metallisk lag av sølv, kobber, nikkel og lignende.

Metallbelegget 14 kan være dannet av mange forskjellige metaller innbefattende nikkel, kobber, sølv, bly, sink, platinagruppe- og andre metaller, avhengig av anvendelsen. Dessuten kan metallbelegget være i flere lag, for eksempel et indre lag av nikkel og et ytre lag av sølv.

Når det gjelder matriksen innbefatter betegnelsen loddemetall som anvendt i det foreliggende,legeringer så som tinn og bly eller kobber og sølv, såvel som rene metaller, for eksempel kobber. Loddemetall-matriksen danner en elektrisk bro mellom veggene på eridestykket og hver eneste fiber 12.

Lengden av tauet av fibrene 12 vil avhenge av den bredde

og lengde som fordres for elektroden 10 eller 30 og kan være viklet som vist på figurene 7-9 eller vevet eller strikket. Illustrativt har det tilfredsstillende vært anvendt tau med

en lengde på fra noen få tommer til over 12 meter ved utførelsen av oppfinnelsen.

Et av trekkene ved den foreliggende oppfinnelse er det store overflateareal som gjøres mulig ved elektrodene i et lite oppløsningsvolum, som bevirker lav strømtetthet mens det gir høy total strøm når det gjelder Faraday-ekvivalenter. Illustrativt tilsvarer en fiber på 7 mikrometer som resulterer i en belagt fiber på 8 mikrometer etter plettering i et tau med 40.000 (40K) fibrer, 102 cm<2> areal pr. cm taulengde.

Videre er motstanden i de elektropletterte fibrer så lav

at tauets potensial er hovedsakelig ensartet til og med i en vesentlig lengde fra endene.

Elektrodene ifølge den foreliggende oppfinnelse kan anvendes til fjerning og gjenvinning av løselige metaller i fortynnede oppløsninger, så som prosess-strømmer fra plettering, bergverksdrift-hydrometallurgi, bergverksdrift-avfallsstrømmer såvel som over alt hvor metaller er til stede i fortynnede oppløsninger, så som ved fotografiske og katalytiske prosesser. Som det er blitt beskrevet, har elektrodene ifølge den foreliggende oppfinnelse store effektive områder. Som et resultat av dette kan det oppnås effektive utvinningsstrømmer og vilkårlige spenninger for den selektive gjenvinning av metaller og fjerning av forurensninger. Videre kan elektrodene anvendes i bipolare cellesystemer for effektiv oksydasjon og reduksjon i adskilte kamre for gjenvinning av oppløst stoff og elektroorganisk kjemi.

Ved de følgende utførelsesformer er det beskrevet elektrokjemiske celler og prosesser hvor elektrodene ifølge den foreliggende oppfinnelse anvendes.

En typisk anvendelse av elektrodene 30 beskrevet ovenfor er vist på fig. 10, som illustrerer en beholder 52 som anvendes ved en elektrokjemisk prosess så som fjerning eller utvinning av metaller fra en elektrolytt 54. De elektroder som anvendes som anoder, er identifisert som 30A, mens de elektroder som anvendes som katoder, er identifisert som 30C. Anodene 30A og katodene 30C er anordnet vekselvis i beholderen 52 med gjennom-strømnings-avstandsplater 56 anbrakt mellom og nær opp til anoder 3OA og katoder 30C. Beholderen 52 innbefatter en flerhet av celler, idet hver celle innbefatter én anode 3OA, én gjennomstrømnings-avstandsplate 56 og én katode 30C.

Anodene 3OA og katodene 30C er elektrisk forbundet med en kraftkilde 58 ved standard strømkretsløp som vist på fig. 10. Spenningsdifferensialet som er tilveiebrakt ved kraftkilden, er en funksjon av strøm/spennings-forholdet for de bestemte elektrolytt-oppløsninger. Den foretrukkede spenning vil tilsvare "kneet" i strøm/spennings-kurven for det bestemte metall som skal fjernes eller utvinnes.

Hver celle i beholder 52 er avgrenset av et par skilleplater 60 som vist på fig. 11. Hver plate 60 er dannet av et inert gjennomsiktig materiale så som polymetyl-metakrylat og innbefatter en flerhet av huller 62 som er nær opp til et hjørne i platen 60 og er illustrativt anordnet i en vertikal rad. Fortrinnsvis er det totale areal av huller 62 ca. 50 % større enn arealet av utstrømningsrørledning 66. Hullene 62 kan ha en diameter på ca. 1,59 cm og er anbrakt med mellomrom på ca. 1,27 cm. Hullene 62 er tilveiebrakt for at det skal kunne gå en strøm av elektrolytt 54 fra en celle til neste celle i beholderen 52. Mer spesielt roteres platene 60 180° innenfor platens 60 plan. Som et resultat vil en plate 60 ha huller 62 i et bunnhjørne, mens den tilstøtende plate 60 vil ha huller 62

ordnet i det motsatte topphjørne.

Ved drift ledes elektrolytten 54 inn i beholderen 52

gjennom innstrømningsledningsrør 64, som er plassert like i nærheten av den øvre kant av beholderen 52. Elektrolytten 54 kommer i begynnelsen inn i et oppsamlingsområde 55 før den går gjennom hullene 62 i den første skilleplate 60. Denne utformning sikrer det ønskede strømningsmønster for elektrolytt 54 inn i og gjennom den første celle. Oppsamlingsområdet 55 fungerer også som en styrt-utjevner og oppsamler en eventuell utfelling som kan være i elektrolytten 54. Elektrolytten 54 blir til slutt drevet ut av beholder 52 gjennom utstrømningsrørledning 66. Anordningen av huller 62 i plater 60 gjennom hele beholderen 52 bevirker at elektrolytten 54 vekselvis strømmer oppover og nedover og på tvers fra én celle til den neste. Dette generelle strømningsmønster for elektrolytten 54 gjennom beholder 52, som er illustrert grafisk ved pilene 68, bevirker at elektrolytten fosser ("cascade") i lengde og bredde i forhold til beholderen 52 under maksimalisering av oppholdstiden for elektrolytten i beholderen 52 og kontakttiden med elektrodene 30, idet alt dette optimaliserer utvinningen eller fjerningen av metallet fra oppløsningen. Således tilveiebringer utformningen av anodene 3OA og katodene 30C som beskrevet ovenfor, et særdeles stort overflateareal, mens utformningen av beholderen sikrer maksimal kontakt mellom elektrolytten 54 og anodene 3OA samt katodene 30C.

Det metall som skal utvinnes eller fjernes, belegges på katoden 30C. Det er derfor nødvendig periodisk å fjerne katodene 30C fra cellen for å isolere metallet. Denne isolering av utvundet metall fra katoden 30C kan typisk utføres ved digerering, ved pyrometallurgi eller ved at katoden gjøres anodisk i en konsentrasjonscelle.

De elektrokjemiske og strukturelle prinsipper som er beskrevet ovenfor, kan inkorporeres i et system, som vist på fig. 13, for behandling av en prosess-strøm som inkorporerer en elektrokjemisk celle vist i detalj på figurene 14 og 16. I dette system pumpes prosess-strømmen til en lagringsbeholder 70 og ledes deretter inn i multicelle-beholderen 72. Prosess-strømmen gjøres metallfri i tank 72 og tømmes gjennom ledningsrør 98 til en oppsamlingsbeholder 97. Utløpsstrømmen i oppsamlingsbeholder 97 pumpes ved hjelp av pumpe 99 til nøytralisasjons-tanken 100 som inneholder talkstein, hvor den nøytraliseres og så tømmes som avfallsvsske via ledningsrør 101.

Under referanse til figurene 14-16 ledes prosess-strømmen som inneholder en fortynnet syreoppløsning av et metall, for eksempel nikkel, tinn, bly, kobber osv., gjennom innstrømnings-ledningsrør 76 til en oppsamlingsbeholder 78. Den illustrerte beholder 72 er rektangulær, og en skilleplate 80 har en utstrekning over dens bredde på én ende av den under dannelse av et kammer som tjener som oppsamlingsbeholder 78. Skilleplaten 80 mellom oppsamlingsbeholder 78 og den første celle 82A i beholder 72 innbefatter en kanal 84 som gjør at prosess-strømmen 74 kan strømme inn i den øvre del av styrt-reguleringsområdet 86. Mer spesielt er styrt-reguleringsområdet 86 avgrenset ved hjelp av en styrt-plate 88 som har en utstrekning tvers over dette ved én ende over nivået for prosess-strøm 74 i den første celle 82A til et punkt i en avstand fra bunnveggen 90 i badet 72. Dette tilveiebringer en bunnkanal 91 gjennom hvilken prosess-strømmen strømmer inn i den første celle 82A. Den første celle 82A er utstyrt med en vekslende og repetitiv rekke omfattende en anode 3OA, en gjennomstrømnings-avstandsplate 56, en katode 30C og en annen gjennomstrømnings-avstandsplate 56. Denne anordning gjentas slik at hver celle 82A-82D innbefatter en flerhet av vekslende anoder 3OA og katoder 30C. Som vist på fig. 15 er anodene 3OA og katodene 30C anbrakt med mellomrom fra bunnveggen 90 og understøttet på elementer 93 for at bunnfall skal kunne oppsamles. Som vist på fig. 13 er anodene 3OA og katodene 30C forbundet med en variabel kraftkilde ved standard-strømledningsutstyr, så som alminnelige samle-skinner. For klarhetens skyld er de elektriske koblinger ikke vist på figurene 14-16. Som allerede beskrevet, velges spenningen for driften av systemet slik at utvinningen eller fjerningen av metaller fra elektrolytten 54 optimaliseres.

Cellene 82A-82D har en utstrekning over hele beholderen 72 parallelt med oppsamlingsbeholderen 78 og er adskilt fra hverandre ved hjelp av skilleplater 94. Hver skilleplate innbefatter ett eller flere huller 96 anbrakt i ett hjørne av skilleplaten 94. Som beskrevet ovenfor roteres skilleplatene 94 vekselvis 180° innenfor sine plan slik at hullene 96 vekselvis er i motstående topp- og bunnhjørner. Således har skilleplaten 94 mellom cellene 82A og 82B huller 96 som er anbrakt i det hjørne som er lengst vekke fra bunnveggen 92 og styrt-platen 88. Som en følge av dette er skilleplaten 94 mellom cellene 82B og 82C ordnet i det hjørne som er nærmest bunnveggen 92 og styrt-platen 88. Denne spesielle montasje sikrer et strømningsmønster for prosess-strømmen inne i hver celle 82A-82D fra ende til ende sammen med enten et strømnings-mønster fra topp til bunn eller fra bunn til topp. Som tidligere beskrevet optimaliserer dette strømningsmønster oppholdstiden for prosess-strømmen i beholderen 72 mens kanalisering mini-maliseres. Prosess-strømmen 74 fjernes til slutt fra badet 72 gjennom utstrømningsledningsrør 98 som er plassert nær badets 72 bunnvegg 92.

De elektrokjemiske celler og prosesser som er vist på figurene 10-12 og 13-16 er egnet for fjerning og utvinning av metaller, innbefattende halvedle og edle metaller, fra prosess-ener avfallstrømmer til mindre enn ca. 1,0 ppm. For eksempel kan systemet ifølge figurene 13-16 anvendes til å fjerne i et enkelt gjennomløp ca. 50 % av nikkelet i en prosess-strøm som inneholder 30 ppm nikkel som strømmer i en hastighet på 18.9 liter pr. minutt i en multi-celle-beholder 72 på 189 liter.

For fjerning av ytterligere nikkel kan fremgangsmåten gjentas inntil nikkelet er redusert til et tilfredsstillende nivå for tømning. Dette kan gjøres ved. at prosess-strømmen resirkuleres fra ledningsrør 98 til ledningsrør 76 via ledningsrør 103 før strømmen til slutt ledes til nøytralisasjonsinnretningen.

De beskrevne celler kan også anvendes til å deassosiere oppløsningen for å gjøre løselige salter, for eksempel komunalt avfall, uløselige for filtrering fra avløpsstrømmen.

Videre kan de foreliggende elektroder anvendes i en vilkårlig celle, som vist på figurene 17 og 18, hvor spenningen varieres til et bestemt nøyaktig valgt nivå for å bevirke at et ønsket metall skal avsettes på katoden mens metaller som ligger høyere i den elektrokjemiske spenningsrekke, forblir i opp-løsning. For utførelse av denne type vilkårlig plettering er det nødvendig å anvende en katode med stort overflateareal. Dette mål nåes inne i et lite rom og med en liten mengde elektrolytt ved den vilkårlige celle 100 som er vist på figurene 17 og 18, hvor det anvendes en karbonfiber-katode 102 med en anode av en tynn enkelttråd 104 så som platina. Elektrolytten 106 ledes inn i den vilkårlige celle 100 gjennom et innstrømnings-ledningsrør 108 som er anbrakt omtrent midt inne i den vilkårlige celle 100. Innstrømnings-ledningsrør 108 er montert i en avlederhylse 110 og innbefatter en flerhet av huller 111 som bevirker at elektrolytten 106 dispergeres jevnt rundt i cellen 100. Enkelt-tråd-anoden 104 er viklet sirkel-formet rundt innstrømningsledningsrøret 108. Katoden 102 er så ordnet konsentrisk rundt, men med avstand fra, anoden 104. Som et resultat av denne montasje drives elektrolytten 106 som strømmer ut av innstrømningsledningsrør 108, forbi anoden 104 og gjennom katoden 102 for utførelse av den ønskede plettering av metallene på katoden 102.

Katoden 102 som anvendes i den vilkårlige celle 100, er en elektrode av nikkel-pletterte karbonfibre. Den konsentriske montering av katoden 102 rundt anoden 104 oppnåes ved at man vinder katoden 102 jevnt rundt en generelt sylindrisk plast-gjennomstrømningsunderstøttelse eller gitter 112. Gjennom-strømningsunderstøttelsen 112 kan være dannet av for eksempel en kraftig men fleksibel plast-netting bøyet og sikret i en sylindrisk utformning. Katoden 102 er sikret på understøttelsen 112 ved hjelp av en porøs ytre netting 114. Understøttelsens 112 og nettingens 114 gjennomstrømningskarakteristika tillater lett strømning av elektrolytt 106 gjennom katoden 102 og i kontakt med de mange nikkel-pletterte karbonfibre som utgjør katoden 102.

Skjønt katoden 102 er vist å være jevnt vundet rundt gitteret 112, må det være klart at katoden 102 kunne være strikket i en sylindrisk utformning eller vevet til en matte som i sin tur ville være viklet rundt gitteret 112 eller annen gj ennomstrømningsunderstøttelses-konstruksjon. Utstrømnings-ledningsrør 116 er også tilveiebrakt for fjerning av elektrolytten 106 fra den vilkårlige celle 100. Typisk avgrenser den vilkårlige celle 100 et lukket system, idet uttaket 116 og innstrømningsledningsrør 108 står i forbindelse med en vanlig kilde for elektrolytisk oppløsning fra hvilken metall vil fjernes. Den vilkårlige celle 100 kan være montert i en hvilken som helst størrelse. For eksempel kan celle 100 være en liten enhet montert over en større beholder som inneholder den elektrolytiske oppløsning. Ved en typisk anvendelse ble en katode 102 av nikkel-plettert tau 4OK dannet til en sylinder, som vist på fig. 17, med en diameter på ca. 10 cm og i lengde på ca. 30 cm. Denne katode 102 tilveiebringer et overflateareal på ca. 929 dm<2> og kan monteres i en vilkårlig celle med et volum på mindre enn 3,785 liter. Alternativt kan det monteres mye større beholdere. Etter at en egnet mengde av metallet i elektrolytten 106 er blitt avsatt på katoden 102, stoppes prosessen midlertidig, som beskrevet ovenfor, for fjerning og/eller utskiftning av katoden 102 slik at det metall som er avsatt på denne, passende kan fjernes der hvor metallet er en forurensning, eller utvinnes der hvor metallet har verdi.

Det refereres nå til figurene 19 og 20. Denne elektrokjemiske celle innbefatter en beholder 122 som er hovedsakelig identisk med beholderen 52 vist på fig. 10. Beholderen 122 innbefatter en flerhet av skilleanordninger 124, som hver innbefatter en flerhet av åpninger 126 gjennom hvilke elektrolytten 128 kan passere. Som beskrevet er hullene 126 ordnet i umiddelbar nærhet av et hjørne av platen 124, og platene 124 roteres vekselvis 180° gjennom sine plan for fremskaffelse av det ønskede strømningsmønster oppover og nedover samt fra side til side for elektrolytten 128 gjennom og tvers over beholderen 122.

Som tidligere beskrevet, adskiller platene 124 de forskjellige celler fra hverandre, hvor celle 130 innbefatter en anode 132 og en katode 134 adskilt av en gjennomstrømnings-avstandsplate 136. Anoden 132 innbefatter et karbonfibertau 138 viklet rundt en gjennomstrømningsunderstøttelse 140. Mer spesielt er karbonfiber-tauet 138 i hver anode 132 dannet av en flerhet av karbonfibre som hver er metall-plettert der hvor de støter opp til den elektriske forbindelse, men er uplettert eller avdrevet for plettering lenger borte fra den elektriske forbindelse. Således har hver anode 132 hovedsakelig den samme utformning som anoden 3OA beskrevet ovenfor.

Som vist på fig. 20 er katodene 134 gjennomstrømnings-eller porøse metall-plater som innbefatter en flerhet av åpninger 142. Ved denne utførelsesform er platen 134 av rustfritt stål. Gjennomstrømnings-avstandsplatene 136 som er ordnet mellom hver anode 132 og katode 134, er i det vesentlige identisk med de allerede beskrevne gjennomstrømningsavstands-plater 56.

Illustrativt kan cellen ifølge denne utførelsesform av oppfinnelsen anvendes for fjerning og utvinning av cyanid og andre alkaliske elektrolytter som inneholder metaller, så som sølv, kobber, sink, kadmium og tinn.

En annen utførelsesform av oppfinnelsen som er spesielt egnet for elektroorganisk kjemi og syntese og ved behandling av organiske residuer, er illustrert på figurene 21 og 22. Under referanse til fig. 21 innbefatter cellen en beholder 150 delt ved hjelp av en porøs membran 152 i to kamre for to forskjellige elektrolytt-oppløsninger 154 og 156. Cellen innbefatter også en anode 158 og en katode 160 som er i det vesentlige identisk med de allerede beskrevne anoder og katoder 30A og 30C. Anoden 158 og katoden 160 er passive elektroder som er elektrisk forbundet med hverandre ved punkt 164, men er ikke elektrisk forbundet med en ytre kraftkilde, idet de således blir bipolare. Anoden 158 og katoden 160 er fortrinnsvis adskilt fra hverandre ved hjelp av den porøse membran 152 slik at anoden 158 er i det kammer som inneholder elektrolytten 154 og katoden er i det kammer som inneholder elektrolytten 156. Membranen 152 innbefatter en hul understøttelse 161, rundt hvilken det er sikret et porøst element 162, så som en seglduk. Som vist, er membranen 152 fylt med oppløsning 165, som kan være nøytral.

De aktive elektroder for cellen er platekatoden 166 i elektrolytten 154 og plateanoden 168 i elektrolytten 156. Som angitt er elektrolyttoppløsningene 154 og 156 forskjellige, idet en av dem er sur og den annen er basisk. Oppløsningen 154 oksyderes ved anoden 158, mens oppløsningen 156 reduseres ved katoden 160 uten at fiberelektrodene polariseres. I praksis behøver den porøse membran 152 ikke være ione-selektiv. Følgelig er membranen 152 forholdsvis billig og fordrer ikke høy elektrisk energi.

Den bipolare celle er spesielt godt egnet for anvendelse der hvor anolytten og katolytten skal holdes adskilt, hvor oksydasjonen.eller reduksjonen på den ene eller den annen side av cellen kan være ionisk éller hvor det ønskes en polarisert elektrode.

Claims (6)

1. Elektrode (10, 22, 30) omfattende en flerhet av kontinuerlige, ved siden av hverandre lagte fibre (12, 13), hvor hver av fibrene har et tynt, fast vedheftende, metallisk belegg (14), karakterisert ved at det er tilveiebrakt et endestykke (16, 42) ved nevnte metallbelagte fibers ende, og et elektrisk ledende metall (18, 40) som har utstrekning mellom og forbinder metallbeleggene (14) ved fiberendene til hverandre og til nevnte endestykke (16, 42), hvorved det tilveiebringes en helhetlig metallmatriks som frembringer en effektiv elektrisk forbindelse mellom de metallbelagte fibre (12, 13) og endestykket (16, 42).

2. Fremgangsmåte til fremstilling av en fiber-inneholdende elektrode (10, 22, 30) ifølge krav 1, karakterisert ved at det tilveiebringes en kontinuerlig lengde av en flerhet av kjernefibre (13), i det minste en ende av hver av kjernefibrene (13) pletteres med et hovedsakelig ensartet, fast vedheftende belegg (14) av metall, et elektrisk koblingsstykke (16, 42) anbringes for kontakt med de metallbelagte ender av kjernefibrene (12) , og de metallbelagte ender og det elektriske koblingsstykke (16, 42) forbindes ved hjelp av et elektrisk ledende metall (18, 40) som strekker seg mellom de metallbelagte fiberender under dannelse av en helhetlig fiber/metall-matriks som tilveiebringer en effektiv elektrisk forbindelse.

3. Elektrokjemisk celle omfattende minst ett par elektroder, hvor elektrodene (30a, 30c; 102, 104; 132, 134; 158, 160) i hvert av parene har motsatte elektriske ladninger, karakterisert ved at minst én av elektrodene i hvert av parene er en elektrode (10, 22, 30) ifølge krav 1 innbefattende en flerhet av fibre (12, 13) med ender som støter opp til hverandre, et metallisk belegg (14) på hver av fibrene (12, 13) ved nevnte ender hvilket strekker seg langs en lengde av hver av fibrene (12, 13), et endestykke (16, 42) ved de metallbelagte fiberender, og et elektrisk ledende metall (18, 40) som har utstrekning mellom og forbinder metallbeleggene (14) ved fiberendene til hverandre og med endestykket (16, 42), hvorved det tilveiebringes en helhetlig metallmatriks som frembringer en effektiv elektrisk forbindelse mellom de metallbelagte fibre (12, 13) og endestykket (16, 42).

4. Elektrokjemisk celle ifølge krav 3, karakterisert ved at den andre av nevnte elektroder (30a, 30c; 102, 104; 132, 134; 158, 160) er en metallplate (134) med en flerhet gjennomgående åpninger (142).

5. Elektrokjemisk celle ifølge krav 3, tilpasset som en vilkårlig elektrokjemisk celle for pletteringsavsetning av minst ett utvalgt metall på en elektrode (10, 22, 30) i en elektrolytt-oppløsning, karakterisert ved at den omfatter en beholder (52) som skal inneholde elektrolytten, som katode (30c) en elektrode (10, 22, 30) ifølge krav 1, og en anode (30a).

6. Elektrokjemisk celle ifølge krav 3, tilpasset som en bipolar elektrokjemisk celle, karakterisert ved at den omfatter en beholder (150) med to kammere som skal inneholde forskjellige elektrolytt-oppløsninger (154, 156), ett kammer innbefattende en aktiv anode (168) og en passiv katode (160) , idet det andre kammer innbefatter en aktiv katode" (166) og en passiv anode (158), hvor nevnte aktive elektroder (168, 166) er forbundet med en strømkilde (170), og nevnte passive elektroder (160, 158) er elektrisk forbundet (164) med hverandre, og hvor både den passive anode (158) og katode (160) omfatter elektroder (10, 22, 30) ifølge krav 1, hvorved den første oppløsning (154) vil bli redusert og den andre oppløsning (156) vil bli oksydert når den første og den andre elektrolytt-oppløsning plasseres i nevnte første og andre kammer.