NO168187B

NO168187B - PROCEDURE FOR ELECTROLYTIC PREPARATION OF HYDROGEN PEROXYD

Info

Publication number: NO168187B
Application number: NO883206A
Authority: NO
Inventors: John Shu Chi Chiang
Original assignee: Fmc Corp
Priority date: 1986-11-20
Filing date: 1988-07-19
Publication date: 1991-10-14
Also published as: NO168187C; NO883206D0; NO883206L

Description

Den foreliggende oppfinnelse er en fremgangsmåte for drift av en celle eller et stort antall celler, idet hver celle har et elektrolytt-inntak, et elektrolytt-uttak, en anode, en porøs katode som er gjennomtrengelig for gass, og skilleanordninger som avgrenser et anodekammer og et katodekammer, og katoden har en første overflate i kontakt med elektrolytten og en andre overflate som danner en ytre overflate hos cellen. The present invention is a method for operating a cell or a large number of cells, each cell having an electrolyte inlet, an electrolyte outlet, an anode, a porous cathode which is permeable to gas, and separators which delimit an anode chamber and a cathode chamber, the cathode having a first surface in contact with the electrolyte and a second surface forming an outer surface of the cell.

I over hundre år har det vært kjent at oksygen kan reduseres ved en katode under dannelse av hydrogenperoksyd. Til tross for den meget lave spenning for halvcellereaksjonen er fremgangsmåten aldri blitt kommersialisert. For over a hundred years it has been known that oxygen can be reduced at a cathode with the formation of hydrogen peroxide. Despite the very low voltage for the half-cell reaction, the method has never been commercialized.

US-patenter nr. 4 406 758 og 4 511 441 beskriver en fremgangsmåte for å drive en elektrokjemisk celle som anvender en gasskatode. Elektrolytten innføres i cellen i anodekammeret hvor en gass såsom oksygen dannes og utblåses fra cellen. Elektrolytten går deretter gjennom en skilleanordning inn i en "sivnings-sjikt"- eller selvdrenerende katode. Oksygengass innføres også i katoden og reduseres under dannelse av hydrogenperoksyd. Hydrogenperoksydet kan eventuelt spaltes eller oppsamles og anvendes som blekeoppløsning. Oksygengass kan ikke resirkuleres til katoden uten atskilte oppsamlings- og komprimeringstrinn. US Patent Nos. 4,406,758 and 4,511,441 describe a method of operating an electrochemical cell using a gas cathode. The electrolyte is introduced into the cell in the anode chamber where a gas such as oxygen is formed and blown out of the cell. The electrolyte then passes through a separator into a "seepage-bed" or self-draining cathode. Oxygen gas is also introduced into the cathode and is reduced to form hydrogen peroxide. The hydrogen peroxide can optionally be split or collected and used as a bleaching solution. Oxygen gas cannot be recycled to the cathode without separate collection and compression stages.

Begge disse patenter beskriver at den ønskede elektrolytiske reaksjon med gass vil finne sted kun hvor det er en trefase-kontakt mellom en gass, en elektrolytt-oppløsning og en fast elektrisk leder. Patentene beskriver at det er nødvendig å balansere det hydrauliske trykk av elektrolytten på anodesiden av skilleanordningen og på katodesiden av skilleanordningen for å opprettholde en regulert strømning av elektrolytt inn i katoden og å opprettholde oksygengass gjennom hele katoden. Porer av tilstrekkelig størrelse og antall er tilveiebrakt i katoden for å gjøre det mulig både for gass og væske å strømme samtidig gjennom katoden. Both of these patents describe that the desired electrolytic reaction with gas will only take place where there is a three-phase contact between a gas, an electrolyte solution and a solid electrical conductor. The patents describe that it is necessary to balance the hydraulic pressure of the electrolyte on the anode side of the separator and on the cathode side of the separator in order to maintain a regulated flow of electrolyte into the cathode and to maintain oxygen gas throughout the cathode. Pores of sufficient size and number are provided in the cathode to enable both gas and liquid to flow simultaneously through the cathode.

Tilstedeværelsen av oksygen er nødvendig ved en oksygenkatode ikke bare for opprettholdelse av høy effektivitet, men også for unngåelse av en katastrofal eksplosjon. I nærvær av et alkalimetallhydroksyd er den totale oksygenkatode-reaksjon reaksjonen mellom oksygen og vann under dannelse av hydroksyl-ioner og perhydroksyl-ioner (anioner av hydrogenperoksyd, en meget svak syre). Katodereaksjonen er The presence of oxygen is necessary at an oxygen cathode not only to maintain high efficiency, but also to avoid a catastrophic explosion. In the presence of an alkali metal hydroxide, the total oxygen cathode reaction is the reaction between oxygen and water to form hydroxyl ions and perhydroxyl ions (anions of hydrogen peroxide, a very weak acid). The cathode reaction is

og anodereaksjonen er med den totale reaksjon I fravær av oksygen ved katoden er denne halvcellereaksjon Uønskede bireaksjoner kan også finne sted ved katoden og ved anoden and the anode reaction is with the total reaction In the absence of oxygen at the cathode this is a half-cell reaction Undesired side reactions can also take place at the cathode and at the anode

Det er følgelig viktig å unngå at en lokal høy konsentrasjon av perhydroksylionet (H02~) opphopes i katolytten. It is therefore important to avoid that a local high concentration of the perhydroxyl ion (H02~) accumulates in the catholyte.

Likning (4) kan være fremherskende hvis katoden ikke inneholder oksygengass eller hydrogenperoksyd (likning 5) enten fordi cellen overflømmes med elektrolytt eller fordi tilførse-len av oksygen er utilstrekkelig. I fravær av oksygen ved katoden vil det dannes hydrogengass. Hydrogengassen kan danne en eksplosiv blanding med oksygengassen i oksygentilførsels-manifolden. Alternativt, hvis utilstrekkelig oksygen ble inn-ført i katoden, ville hydrogen dannes i den oksygen-uttømte seksjon, som ville blandes med oksygen i den oksygenrike sone under dannelse av en eksplosiv blanding. Equation (4) may prevail if the cathode does not contain oxygen gas or hydrogen peroxide (equation 5) either because the cell is flooded with electrolyte or because the supply of oxygen is insufficient. In the absence of oxygen at the cathode, hydrogen gas will form. The hydrogen gas can form an explosive mixture with the oxygen gas in the oxygen supply manifold. Alternatively, if insufficient oxygen was introduced into the cathode, hydrogen would form in the oxygen-depleted section, which would mix with oxygen in the oxygen-rich zone to form an explosive mixture.

I US-patenter nr. 3 454 477, 3 459 652, 3 462 351, 3506560, 3 507 769, 3 591 470 og 3 592 749 tilhørende Gran-gaard er katoden en porøs plate med elektrolytten og oksygenet levert fra motsatte sider for reaksjon på katoden. Den porøse gassdiffusjonselektrode fordrer et voksbelegg for fiksering av reaksjonssonen og omhyggelig utjevning av oksygen- og elektrolytt-trykk for å holde reaksjonssonen på overflaten av den porøse plate. Oksygen dannet ved anoden i disse celler kan heller ikke resirkuleres til katoden uten kostbare tilleggs-trinn. In US Patent Nos. 3,454,477, 3,459,652, 3,462,351, 3,506,560, 3,507,769, 3,591,470 and 3,592,749 belonging to Gran-gaard, the cathode is a porous plate with the electrolyte and oxygen supplied from opposite sides for reaction on the cathode. The porous gas diffusion electrode requires a wax coating to fix the reaction zone and careful equalization of oxygen and electrolyte pressure to keep the reaction zone on the surface of the porous plate. Oxygen formed at the anode in these cells also cannot be recycled to the cathode without expensive additional steps.

US-patent nr. 4 118 305 tilhørende Oloman forsøker å overvinne problemene angående utjevning av de hydrostatiske krefter for opprettholdelse av et trefase-system av en fast elektrode (katode), en væskeformig elektrolytt og oksygengass ved at man lar det kontinuerlig strømme en blanding av oksygengass og en væskeformig elektrolytt gjennom en fluid-gjennomtrengelig katode, såsom et porøst sjikt av grafittpartikler. En porøs skilleanordning skiller pakket-sjikt-elektroden fra den tilstøtende elektrode og understøttes ved pakket-sjikt-elektroden. Skilleanordningens porer er tilstrekkelig store til å gjøre mulig en regulert strømning av elektrolytt inn i åpningene av pakket-sjikt-elektroden. Elektrokjemiske reaksjoner skjer inne i elektroden ved en gass-elektrolytt-elektrode-grenseflate. De væskeformige produkter og uomsatt elektrolytt strømmer ved hjelp av tyngdekraften til bunnen av pakket-sjikt-elektroden. Masseoverføring er et problem i slike celler fordi elektroden US Patent No. 4,118,305 to Oloman attempts to overcome the problems of equalizing the hydrostatic forces for maintaining a three-phase system of a solid electrode (cathode), a liquid electrolyte, and oxygen gas by continuously flowing a mixture of oxygen gas and a liquid electrolyte through a fluid-permeable cathode, such as a porous layer of graphite particles. A porous separator separates the packed-layer electrode from the adjacent electrode and is supported by the packed-layer electrode. The pores of the separator are sufficiently large to enable a regulated flow of electrolyte into the openings of the packed-layer electrode. Electrochemical reactions take place inside the electrode at a gas-electrolyte-electrode interface. The liquid products and unreacted electrolyte flow by gravity to the bottom of the packed-bed electrode. Mass transfer is a problem in such cells because the electrode

er nesten overflømmet av elektrolytt. Reaksjonene er langsomme og resirkulering av produkt er nødvendig for tilfredsstillende produktstyrke, og resirkulering av overskuddet av oksygengass er avgjørende for økonomisk drift. Videre kan ikke det oksygen som dannes ved anoden, lett resirkuleres til katoden. is almost flooded with electrolyte. The reactions are slow and recycling of product is necessary for satisfactory product strength, and recycling of the excess oxygen gas is essential for economic operation. Furthermore, the oxygen formed at the anode cannot be easily recycled to the cathode.

Hver av disse elektrolyseceller ifølge teknikkens stand Each of these electrolysis cells according to the state of the art

har den ulempe at de fordrer en spenning som er vesentlig større enn summen av de teoretiske halvcelle-spenninger på have the disadvantage that they require a voltage that is significantly greater than the sum of the theoretical half-cell voltages on

grunn av den høye ohmske motstand hos cellene som gir meget stor varme og fordrer en del kjøleanordninger. En ytterligere ulempe ved disse celler er at de mangler anordningene for variasjon av cellens kapasitet under drift. due to the high ohmic resistance of the cells, which generate a lot of heat and require a number of cooling devices. A further disadvantage of these cells is that they lack the devices for varying the cell's capacity during operation.

Den begrensede løselighet hos oksygen i en alkalisk elektrolytt er et nøkkelproblem ved driving av en sikker og effektiv hydrogenperoksydcelle. Løseligheten for rent oksygen i 0,1 M NaOH er bare 1,3 millimol pr. liter ved 1 atmosfære. The limited solubility of oxygen in an alkaline electrolyte is a key problem in operating a safe and efficient hydrogen peroxide cell. The solubility of pure oxygen in 0.1 M NaOH is only 1.3 millimol per liter at 1 atmosphere.

Denne konsentrasjon ville begrense en celle til en strømtetthet på ca. 0,001 A/cm<2>, hvilket er upraktisk. Forsøk på å overvinne løselighetsproblemet innbefatter anvendelse av overatmosfærisk oksygentrykk, sivings-sjikt-katoder og liknende. Ingen av disse forsøk rettet opp den sikkerhetsrisiko som ville finnes hvis bare én av cellene fikk oksygenmangel. This concentration would limit a cell to a current density of approx. 0.001 A/cm<2>, which is impractical. Attempts to overcome the solubility problem include the use of superatmospheric oxygen pressure, seeped-bed cathodes, and the like. None of these trials addressed the safety risk that would exist if only one of the cells became oxygen deprived.

US-patentsøknad 932 836, inngitt 20. november 1986, US Patent Application 932,836, filed November 20, 1986,

932 834 inngitt 20. november 1986 og 932 832 inngitt 20. novem- 932,834 filed on 20 November 1986 and 932,832 filed on 20 November

ber 198 6 beskriver elektrolyseceller med en katode med en første overflate i kontakt med en elektrolytt og en andre overflate omfattende en ytre overflate hos cellen og i kontakt med luft eller en annen gass som inneholder oksygen. Et problem man hittil ikke har vært klar over, er at en katode som reduse-rer oksygen i luften til hydrogenperoksyd ved vedvarende drift gradvis blir ineffektiv og stoppes til. Det er funnet at en årsak til dette problem er tilstedeværelsen av karbondioksyd i luften som absorberes og danner krystaller, enten av et natri-umkarbonat eller, i nærvær av hydrogenperoksyd, kan det dannes natriumkarbonatperoksyd-krystaller, som tilstopper katodens porer. ber 1986 describes electrolytic cells with a cathode having a first surface in contact with an electrolyte and a second surface comprising an outer surface of the cell and in contact with air or another gas containing oxygen. A problem that has not been realized until now is that a cathode which reduces oxygen in the air to hydrogen peroxide during continuous operation gradually becomes ineffective and is stopped. It has been found that one cause of this problem is the presence of carbon dioxide in the air which is absorbed and forms crystals, either of a sodium carbonate or, in the presence of hydrogen peroxide, sodium carbonate peroxide crystals can form, which clog the pores of the cathode.

Den foreliggende oppfinnelse gir en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art som er kjennetegnet ved at luft drives inn i en beholder som omslutter cellen eller alle cellene, karbondioksyd fjernes fra luften, en alkalisk elektrolytt drives inn i cellen eller alle cellene, den karbon-frie luft ledes over den andre overflate hos katoden i cellen eller alle cellene under tilveiebringelse av oksygen til den andre overflate av cellen eller cellene, det pålegges et elektrisk potensial mellom anoden og katoden, hvorved oksygen reduseres til hydrogenperoksyd, luft blåses ut fra beholderen og elektrolytt som inneholder hydrogenperoksyd, oppsamles fra cellen eller cellene. The present invention provides a method of the nature mentioned at the outset which is characterized by air being driven into a container which encloses the cell or all the cells, carbon dioxide is removed from the air, an alkaline electrolyte is driven into the cell or all the cells, the carbon-free air is passed over the other surface of the cathode of the cell or all the cells while providing oxygen to the other surface of the cell or cells, an electric potential is applied between the anode and the cathode, whereby oxygen is reduced to hydrogen peroxide, air is blown from the container and electrolyte containing hydrogen peroxide, is collected from the cell or cells.

Karbondioksydet kan fjernes fra luften enten før luften kommer inn i beholderen eller etter at luften kommer inn i beholderen men før den ledes over den andre overflate på katoden i cellen eller alle cellene. Karbondioksydet kan fjernes på hvilken som helst passende måte, mest ønskelig ved absorpsjon ved hjelp av et fast stoff eller en væske. Det er ikke nødvendig å fjerne alt karbondioksydet fra cellen, men bare en porsjon som er tilstrekkelig til at det forhindrer at krystaller dannes og tetter igjen katoden. The carbon dioxide can be removed from the air either before the air enters the container or after the air enters the container but before it is passed over the other surface of the cathode in the cell or all the cells. The carbon dioxide may be removed by any suitable means, most desirably by absorption by means of a solid or a liquid. It is not necessary to remove all the carbon dioxide from the cell, but only a portion sufficient to prevent crystals from forming and clogging the cathode.

Absorpsjon av karbondioksyd fra luften ved hjelp av en væske, for eksempel vandig natriumhydroksyd, er foretrukket fordi luftens relative fuktighet kan justeres samtidig. En fagmann på området vil lett forstå at dette vil tilveiebringe et hjelpemiddel til regulering av fordampningshastigheten for vann fra elektrolytten i katodekammeret under forhindring av lokal overkonsentrasjon av den vandige oppløsning av natriumhydroksyd og hydrogenperoksyd i elektrolytten i katodekammeret. Absorption of carbon dioxide from the air by means of a liquid, for example aqueous sodium hydroxide, is preferred because the relative humidity of the air can be adjusted at the same time. A person skilled in the art will readily understand that this will provide an aid for regulating the rate of evaporation of water from the electrolyte in the cathode chamber while preventing local overconcentration of the aqueous solution of sodium hydroxide and hydrogen peroxide in the electrolyte in the cathode chamber.

Det er overraskende funnet at det er ikke nødvendig å lede luften i beholderen over katodens andre overflate ved høy hastighet eller å opprettholde luft i beholderen ved overatmosfærisk trykk. En enkel blåseanordning eller vifte er tilstrekkelig, hvorved det fordres bruk av en minimal mengde energi. It has surprisingly been found that it is not necessary to pass the air in the container over the second surface of the cathode at high speed or to maintain air in the container at superatmospheric pressure. A simple blowing device or fan is sufficient, whereby the use of a minimal amount of energy is required.

Siden et stort luftvolum lett kan beveges, har fremgangsmåten den ytterligere fordel at det tilveiebringes en enkel anordning til utblåsing av overskudd av varme dannet i cellen med den utblåste luft. Man vil lett forstå at et stort antall celler drevet nær hverandre kan fordre avkjøling selv om cellene har lav ohmsk motstand. Siden det er nødvendig å få ut alt nitrogen i luften som er innført i beholderen, tjener dette nitrogen, sammen med eventuelt oksygen i dette, til å fjerne varme dannet av cellene som følbar varme. Dette muliggjør tett pakking av mange celler i en beholder. Since a large volume of air can be easily moved, the method has the further advantage that a simple device is provided for blowing out excess heat formed in the cell with the blown out air. One will easily understand that a large number of cells operated close together may require cooling even if the cells have low ohmic resistance. Since it is necessary to remove all the nitrogen in the air introduced into the container, this nitrogen, together with any oxygen therein, serves to remove heat generated by the cells as sensible heat. This enables tight packing of many cells in a container.

Det er nødvendig for sikker drift at det anvendes et overskudd av luft for å sikre at det er tilgjengelig tilstrekkelig oksygen til alle cellene. Det er ønskelig at det anvendes et tilstrekkelig stort overskudd av luft for å holde temperaturen i cellene tilstrekkelig lav til at man forhindrer unødvendig spaltning av hydrogenperoksydet. En temperatur på under 50°C er ønskelig, og en temperatur på under 30°C er foretrukket. It is necessary for safe operation that an excess of air is used to ensure that sufficient oxygen is available to all the cells. It is desirable that a sufficiently large excess of air is used to keep the temperature in the cells sufficiently low to prevent unnecessary decomposition of the hydrogen peroxide. A temperature of less than 50°C is desirable, and a temperature of less than 30°C is preferred.

En annen fordel ved den foreliggende oppfinnelse er at oksygengass som er dannet ved anoden og utblåst fra anodekammeret, er tilgjengelig for anvendelse om igjen ved en katode i en celle uten noe atskilt oppsamlings- og komprimeringstrinn. Dessuten overvinner den foreliggende oppfinnelse sikkerhets-risikoene ved tidligere celler fordi hver av cellene i beholderen har en katodeoverflate i kontakt med luften i beholderen slik at cellene ikke er avhengig av atskilte anordninger for levering av oksygen til hver av cellene. Tilstedeværelsen av oksygen ved katoden er nødvendig for å unngå dannelse av hydrogen i noen av cellene. Another advantage of the present invention is that oxygen gas formed at the anode and blown out of the anode chamber is available for reuse at a cathode in a cell without any separate collection and compression step. Moreover, the present invention overcomes the safety risks of previous cells because each of the cells in the container has a cathode surface in contact with the air in the container so that the cells are not dependent on separate devices for delivering oxygen to each of the cells. The presence of oxygen at the cathode is necessary to avoid the formation of hydrogen in some of the cells.

Den følgende figur illustrerer detaljert én av de fore-trukkede utførelsesformer av oppfinnelsen. Fig. 1 er et tverrsnitt av en beholder som inneholder et stort antall celler hvor den andre overflate hos katoden danner cellens øvre overflate. Fig. 1. Luft drives ved hjelp av blåseanordning 102 inn i dusjvasker 104 gjennom luftinntak 143 hvor dusj inntak 141 leder vandig natriumhydroksyd fra en kilde (ikke vist) til dusjhode 142. Luften og dusjen av vandig natriumhydroksyd strømmer i motstrøm gjennom dusjvaskeren, og den vaskede luft kommer inn i ledningsrør 105. Det vandige natriumhydroksyd strømmer fra vannuttak 14 6 til et reservoar (ikke vist). The following figure illustrates in detail one of the preferred embodiments of the invention. Fig. 1 is a cross-section of a container containing a large number of cells where the second surface of the cathode forms the upper surface of the cell. Fig. 1. Air is driven by means of blowing device 102 into shower washer 104 through air intake 143 where shower intake 141 leads aqueous sodium hydroxide from a source (not shown) to shower head 142. The air and the shower of aqueous sodium hydroxide flow in countercurrent through the shower washer, and the washed air enters conduit 105. The aqueous sodium hydroxide flows from water outlet 14 6 to a reservoir (not shown).

Luft i ledningsrør 105 som er fri for karbondioksyd og vanninnholdet, er i likevekt med den vandige natriumhydroksyd-oppløsning og innføres i beholder 100 gjennom luftfordelings-rør 130. I beholderen 100 er et stort antall celler 150A og 150M stablet vertikalt, forbundet med en likestrømskilde (ikke vist). Den øvre overflate hos hver celle omfatter en porøs katode. Vandig natriumhydroksyd-elektrolytt fra lagrings-reservoar (ikke vist) kommer inn gjennom elektrolytt-inntak 160 og fordeles inn i tilførselsstrømmen gjennom 161A med overløpsrør 162A. Elektrolytt bruser fra ett tilførselskar til det som er under og strømmer over fra beholderen gjennom 162M og ledes til et reservoar (ikke vist). Elektrolytt ledes fra et kar såsom 161A inn i cellen 150A. Luft fra manifold 130 ledes over overflaten av cellen 150A og diffunderer inn i cellen hvor den reduseres til hydrogenperoksyd. Elektrolytt fra celle 150A og 150M oppsamles i uttaks-kar 163A og 163M. Uttakskarene er forbundet med uttaks-manifold 165 (bare illustrert ved celle 150M) og leder produktet til å strømme fra beholderen til produktlagringstanker (ikke vist). Luft blåses ut fra beholder 100 gjennom luftutblåsningsuttak 180. Air in conduit 105, which is free of carbon dioxide and water content, is in equilibrium with the aqueous sodium hydroxide solution and is introduced into container 100 through air distribution pipe 130. In container 100, a large number of cells 150A and 150M are stacked vertically, connected to a direct current source (not shown). The upper surface of each cell comprises a porous cathode. Aqueous sodium hydroxide electrolyte from storage reservoir (not shown) enters through electrolyte inlet 160 and is distributed into the feed stream through 161A with overflow pipe 162A. Electrolyte fizzes from one supply vessel to the one below and overflows from the container through 162M and is directed to a reservoir (not shown). Electrolyte is led from a vessel such as 161A into the cell 150A. Air from manifold 130 is directed over the surface of cell 150A and diffuses into the cell where it is reduced to hydrogen peroxide. Electrolyte from cells 150A and 150M is collected in outlet vessels 163A and 163M. The outlet vessels are connected to outlet manifold 165 (illustrated only at cell 150M) and direct the product to flow from the container to product storage tanks (not shown). Air is blown out from container 100 through air exhaust outlet 180.

Det er innenfor den foreliggende oppfinnelses ramme at beholderen kan inneholde bare én celle eller mange celler. Cellene kan anordnes i én eller flere stabler, idet hver stabel består av et stort antall celler. It is within the framework of the present invention that the container can contain only one cell or many cells. The cells can be arranged in one or more stacks, each stack consisting of a large number of cells.

Den beste måte til utførelse av den foreliggende oppfinnelse er eksemplifisert ved de følgende ikke-begrensende eksempler. The best way of carrying out the present invention is exemplified by the following non-limiting examples.

Eksempel 1, Kjørin<g> A Example 1, Run<g> A

En celle ble oppført i en innelukket beholder omfattende en nikkelplate som anode, som dannet bunnen i cellen. På platen var det et belegg av en 0,1 mm tykk første polyesterfilt som tjente som anodekammer, og en vann-fuktbar 0,025 mm tykk mikro-porøs polypropylen-film anvendt som skilleanordning med 38% porøsitet med en effektiv porestørrelse på 0,02 pm. Spalter var stukket gjennom filmen med en lengde på 0,7 mm i en 1 cm x 1 cm matriks. En andre polyesterfilt som tjente som katodekammer, hadde en tykkelse på ca. 1 mm. Dersom ikke annet er angitt, var elektrolytten i reservoaret 4% NaOH som inneholdt 0,05% EDTA. I Sammenlikningskjøring A ble cellen drevet i 5 timer med en tilførsel av 32 0 ml oksygengass pr. minutt ved atmosfæretrykk i kontakt med katodens andre overflate. Cellen hadde en helningsvinkel på 10°. A cell was placed in an enclosed container comprising a nickel plate as the anode, which formed the bottom of the cell. On the plate there was a coating of a 0.1 mm thick first polyester felt that served as the anode chamber, and a water-wettable 0.025 mm thick micro-porous polypropylene film used as a separator with 38% porosity with an effective pore size of 0.02 pm . Slits were punched through the film with a length of 0.7 mm in a 1 cm x 1 cm matrix. A second polyester felt that served as the cathode chamber had a thickness of approx. 1 mm. Unless otherwise stated, the electrolyte in the reservoir was 4% NaOH containing 0.05% EDTA. In Comparison run A, the cell was operated for 5 hours with a supply of 320 ml of oxygen gas per minute at atmospheric pressure in contact with the cathode's other surface. The cell had an inclination angle of 10°.

Katoden var kjønrøk avsatt på 1,25 mm tykk 51 cm x 15 cm grafittduk impregnert med polytetrafluoretylen (PTFE) og en blanding av kjønrøk og PTFE. The cathode was carbon black deposited on 1.25 mm thick 51 cm x 15 cm graphite cloth impregnated with polytetrafluoroethylene (PTFE) and a mixture of carbon black and PTFE.

Kjøring B Driving B

Kjøring B var lik Kjøring A, bortsett fra at det ble anvendt luft som den oksygenholdige gass i stedet for rent oksygen ved en hastighet på 1600 ml pr. minutt. Run B was similar to Run A, except that air was used as the oxygen-containing gas instead of pure oxygen at a rate of 1600 ml per minute. minute.

Kjøring C Driving C

Ved Kjøring C ble det også anvendt 1600 ml luft pr. minutt som den oksygenholdige gass, og en cellevinkel på 12°. Cellen anvendte en kommersiell ionebyttermembran gjennomhullet som ovenfor som skilleanordning. Karbondioksydet ble fjernet fra luften ved at den ble brakt i kontakt med natriumhydroksyd. Resultatene er presentert som Tabell I. In Run C, 1600 ml of air was also used per minute as the oxygen-containing gas, and a cell angle of 12°. The cell used a commercial ion exchange membrane pierced as above as a separation device. The carbon dioxide was removed from the air by bringing it into contact with sodium hydroxide. The results are presented as Table I.

Claims

1. Method for operating a cell or a large number of cells, in the production of hydrogen peroxide, each cell having an electrolyte inlet, an electrolyte outlet, an anode, a porous cathode which is permeable to gas, and separators which delimit a anode chamber and a cathode chamber, the cathode having a first surface in contact with the electrolyte and a second surface forming an outer surface of the cell, characterized in that air is driven into a container that encloses the cell or all cells, carbon dioxide is removed from the air, an alkaline electrolyte is driven into the cell or all the cells, the carbon-free air is passed over the other surface at the cathode of the cell or all the cells while providing oxygen to the other surface of the cell or cells, an electric potential is applied between the anode and the cathode, whereby oxygen is reduced to hydrogen peroxide, air is blown from the container and electrolyte containing hydrogen peroxide is collected from the cell n or the cells.

2. Method according to claim 1, characterized in that the carbon dioxide is removed from the air by bringing the air into contact with aqueous sodium hydroxide.

3. Method according to claims 1 and 2, characterized in that a sufficient excess of air is added so that the temperature in the cell or all the cells is kept below 50°C.

4. Method according to claims 1 and 2, characterized in that a sufficient excess of air is supplied so that the temperature in the cell or all the cells is kept below 30°C.