NO753816L - - Google Patents
Info
- Publication number
- NO753816L NO753816L NO753816A NO753816A NO753816L NO 753816 L NO753816 L NO 753816L NO 753816 A NO753816 A NO 753816A NO 753816 A NO753816 A NO 753816A NO 753816 L NO753816 L NO 753816L
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- cell
- electrolysis
- holding device
- holding
- frame
- Prior art date
Links
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims description 118
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 76
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 67
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 46
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 39
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 33
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 24
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 24
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 claims description 22
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 22
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 18
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 15
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 14
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 claims description 13
- 239000010445 mica Substances 0.000 claims description 13
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 12
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 10
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 9
- 239000000454 talc Substances 0.000 claims description 9
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000004035 construction material Substances 0.000 claims description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 7
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 6
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 claims description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 5
- 229920005613 synthetic organic polymer Polymers 0.000 claims description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 4
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 4
- 229910001902 chlorine oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 claims description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 claims description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 18
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 17
- 229960003340 calcium silicate Drugs 0.000 description 17
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 17
- 239000000047 product Substances 0.000 description 13
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 12
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 10
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 9
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 9
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 9
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 9
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 8
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 8
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 7
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 6
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 6
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 6
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 6
- 235000012222 talc Nutrition 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 5
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 229920005606 polypropylene copolymer Polymers 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N dioxolead Chemical compound O=[Pb]=O YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 4
- 229920005629 polypropylene homopolymer Polymers 0.000 description 4
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 229920002126 Acrylic acid copolymer Polymers 0.000 description 3
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 3
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 3
- RRZIJNVZMJUGTK-UHFFFAOYSA-N 1,1,2-trifluoro-2-(1,2,2-trifluoroethenoxy)ethene Chemical class FC(F)=C(F)OC(F)=C(F)F RRZIJNVZMJUGTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- 239000004609 Impact Modifier Substances 0.000 description 2
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000008043 acidic salts Chemical class 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- NEHMKBQYUWJMIP-UHFFFAOYSA-N chloromethane Chemical compound ClC NEHMKBQYUWJMIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 2
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 125000000472 sulfonyl group Chemical group *S(*)(=O)=O 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- CWBIFDGMOSWLRQ-UHFFFAOYSA-N trimagnesium;hydroxy(trioxido)silane;hydrate Chemical compound O.[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].O[Si]([O-])([O-])[O-].O[Si]([O-])([O-])[O-] CWBIFDGMOSWLRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 description 2
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 description 2
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 229920000181 Ethylene propylene rubber Polymers 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001774 Perfluoroether Polymers 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006095 SO2F Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006069 SO3H Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- FPAFDBFIGPHWGO-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxomagnesium;hydrate Chemical compound O.[Mg]=O.[Mg]=O.[Mg]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O FPAFDBFIGPHWGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N ethene;prop-1-ene Chemical group C=C.CC=C HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000004299 exfoliation Methods 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N hexafluoropropylene Chemical group FC(F)=C(F)C(F)(F)F HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229940050176 methyl chloride Drugs 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- SYSQUGFVNFXIIT-UHFFFAOYSA-N n-[4-(1,3-benzoxazol-2-yl)phenyl]-4-nitrobenzenesulfonamide Chemical class C1=CC([N+](=O)[O-])=CC=C1S(=O)(=O)NC1=CC=C(C=2OC3=CC=CC=C3N=2)C=C1 SYSQUGFVNFXIIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- UJMWVICAENGCRF-UHFFFAOYSA-N oxygen difluoride Chemical compound FOF UJMWVICAENGCRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 125000002572 propoxy group Chemical group [*]OC([H])([H])C(C([H])([H])[H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 1
- SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N silanol Chemical compound [SiH3]O SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000005373 siloxane group Chemical group [SiH2](O*)* 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 125000003011 styrenyl group Chemical group [H]\C(*)=C(/[H])C1=C([H])C([H])=C([H])C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 229940124530 sulfonamide Drugs 0.000 description 1
- 150000003456 sulfonamides Chemical class 0.000 description 1
- 125000001174 sulfone group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 229930195735 unsaturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 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
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
- C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Description
Holdeanordning for elektroder og membran i en elektrolysecelle.
Foreliggende oppfinnelse angår en holdeanordhing for anvendelse
ved oppbygning av elektrolyseceller og sammenstilling av sådanne celler.<*>Nærmere bestemt gjelder oppfinnelsen en celleramme støpt i syntetisk organisk polymermaterial med innstøpte deler og kanaler for fastholding av cielleelementer., tilførsel og fjerning av céllefluider samt oppstilling og innbyrdes sammenføyning av
cellerammer i sammenstillinger.
For tilvirkning av klor, natriumhydroksyd og hydrogen ut fra vandige løsninger av natriumklorid har det tidligere vært anvendt elektrolyseceller av enten membran- eller kvikksølvtype. I de senere år har imidlertid merabrancellene fått stadig økende betydning på grunn av tiltagende pris på kvikksølv og forurensnings-problemer i forbindelse med anvendelse -av kvikksølvceller. De fleste membranceller har tidligere vært utført i betong, men anvendelse av foringer av forskjellige polymer-måterialer, innbefattet polyviriyl-klorid og polypropylen, har vært foreslått.
Ved utvikling av dimensjonalt stabile anoder og effektive permsellektive membraner har det nå blitt mulig å øke produksjonsevnen for batterier av membranceller. E>å grunn av den nå foreliggende mulighet å anvende flate elektroder med et tynt skillemembran mellom elektroden, er hå sammenstillinger av tynne celler blitt, mulig. Massive cellevegg-konstruksjoner er således ikke "lenger nødvendige eller ønskelige, og det har blitt gjort anstrengelser for å utvikle konstruksjonsmaterialer som er tilfredsstillende for
fremstilling av elektrolyseceller og som lett kan fremstilles i tynne plater samt er i stand til å motstå de foreliggende
omgivelser, reaktakter og fremstilte produkter under elektrolysen. Det er gjort forsøk på å fremstille celler og cellerammer av . syntetiske organiske polymermaterialer', men dettefhar ofte vist seg å være dyrt og de fremstilte produkter har ikke vært tilstrekkelig bestandige under de foreliggende driftsbetingelser,
muligens på grunn av dpenningstilstander som er frembragt i plast-materialet under verktøybearbeiding eller på grunn av matérial-svekninger frembragt ved denne prosess. Verktøybearbeiding av fylte polymermaterialer frilegger flater av fyllmaterialet, og
dette kan være ugunstig for lengere tids bruk under elektrolyse-forhold, særlig i nærvær av elektrolytt og de fremstilte celle-produkter ved høyere temperaturer e&ler når temperaturen varierer innenfor et område som er tilstrekkelig stort til å frembringe vesentlige utvidelser og sammentrekninger som kan medføre svekkelser i de flater av fylt polymermaterial hvor fyllmaterialet er frilagt.
Polypropylen har vært brukt som syrebestandig og hydroksydbestandig konstruksjonsmaterial og har vært fylt med forskjellige høy-temperaturbestandige materialer, somff.eks. talkum, mika og asbest, men'har ikke tidligere vært anvendt for fremstilling av støpte rammer av foreliggende type for sammenføyning til dannelse av batterier av elektrolyseceller. Sådanne produkter er forholdsvis enkle å tilvirke, sette sammen og anvende samt har lang levetidv
idet vedkommende rammer eller holdeanordninger har vist seg meget bestandige møt mekaniske påkjenninger, sljevbelastningér, utvidelser, sammentrekninger, krympning og andre deformasjoner under elektrolyse
av vandige løsninger av natriumklorid. Holderammen i henhold til oppfinnelsen utgjøres av en syntetisk organisk .ramme av polymer-material for omslutting av anode og katode samt understøttelse
av et membran, og hvis særtrekk i henhold til oppfinnelsen består 1
at den i sammenstilling med en tilsvarende annen holdeanordning på sådan måte at de innbyrdes nærmest liggende elektroder i de to. anordninger har motsatt polaritet, danner en elektrolysecelle med anode, anode og et mellomliggende membran, idet hver hoildeanordning'. :-\ : omfatter innløp og utløp for elektrolysevæsker til anolytt- og katolytt-kammere, således at den celle som dannes av to sammensatte
holdeanordninger får minst et innløp til og utløp fra anolyttkammeret samt minst et innløp til og et utløp fra katolyttkammeret, hvorunder
hvert innløp og utløp står i forbindelse méd uttak som inngår i vedkommende holdeanordning.
I foretrukkede utførelser av oppfinnelsens anordning utgjøres det syntefeiské og organiske polymer av polypropylen med innhold av et fyllmaterial som asbest, mika, kalsiumsilikat, talkum eller blandinger av disse materialer,- idet holdeanordningen er sprøyte-støpt til en ramme hvori det inngår setre innstillings- og festeorganer for korrekt sammenstilling av et antall holderammer til et ceilefoatteri, samt er utstyrt med innstøpte monterlngsorganer for fastholding av forskjellige celledeler i ønsket stilling. Oppfinnelsen omfatter også fremgangsmåter for. elektrolyse ved
anvendelse av elektrolyseceller som omfatter foreliggende holdeanordninger, fremgangsmåter for tilvirkning av sådanne holdeanordninger samt mellomliggende monteringsorganer eller elektrode-ramme for å holde disse i ønsket stilling i foreliggende holdeanordninger.
Oppfinnelsen vil bli bedre forstått, ut ifra følgende'beskrivelse under henvisning til de vedføyde tegninger, hvorpå: Fig. 1 er en perspektivskisse av en cellesammenstilling som omfatter et antall holdeanordninger i henhold til foreliggende oppfinnelse, Fig. 2 viser et vertikalt snitt gjennom et par holderammer i henhold til foreliggende oppfinnelse og med «isse bortskårne deler, samt partier av ytterligere, tilstøtende holdeanordninger, idet to fullstendige sådanne anordninger må kombineres for dannelse av en elektrolysecelle", Fig. 3 viser et snitt langs planet 3 - 3 i fig. 2, idet visse deler er bortskåret, og Fig. 4 vi3er et delsnitt gjennom den T-formede rektangulære "billedramme" som anvendes som mellomlegg for forbindelse av en elektrode med holderamraen av polymermaterial i henhold til foreliggende oppfinnelse..
Sammenstillingen 11 av elektrolyseceller i fig. 1 omfatter et fundament 13, enkelte cellerammer 15 montert sammen med mellomliggende pakninger (ikke vist) for tetnihgsformål, fremre og bakre i klemplater, henhv. 17 og 19, horisontale understøttende sidestengér 21 og 23 som er fast forbundet med fundamentet 13 og holdes i
svstand ovenfor dette ved hjelp av vertikale partier 25, 27, 29 og 31, samt stenger 33, 35, 37, 39 og 41 som hver er gjenget i begge ender og forsynt med tiltrekningsmuttere for pressing av endeplatene mot hverandre for derved å holde rammene sammen i lfluid-tett innbyrdes forbindelse, vanligvis ved hjelp av mellomliggende pakninger. De gjengede ender 43 og 45 samt tiltrekkingsmutterne 47 og 49 på stangen 41 er vist, og det vil være åpenbart åt de
øvrige stenger er utstyrt med lignende gjengede ender og fcil^fcekkingsmuttere. En valse som gjør tjeneste som opplagring for å lette glidebevegelse av platen 17 er betegnet ved henvisnings-tallet 51. Platene 17 og 19 er utstyrt med gjennomgående passasjer for å holde klemstengene i stilling og overføring av sammenholdings-kreftene til- platene. Eolderammene 15, hvis konstruksjon vil bli nærmere omtalt i forbindelse med fig. 2 og 3, omfatter ytre innstillingsorganer 53, som er utstyrt med ytre stykker i fast forbindelse med rammene og støpeformen.(ved 53) for tilpasning til og hvilé mot støttestaven 23 for å lette innbyrdes sammenstilling av.hoIderammene, slik det vil bli beskrevet senere i forbindelse med fig. 2 og 3.
Iffig 2,,hvor sammenstilling av holderammer for dannelse av elektrolyseceller er vist uten rammenes ytre deler, bortsett fra elektriske tilslutninger, idet øvre innløps- og utløps-passasjer. pg tilslutninger ikke er vist' (vist iflg. 3) holdes rammene 15 sammen med mellomliggende pakninger 61 for fluidtett anlegg, således at det dannes en elektrolysecelle når elektroder og mellomliggende membraner er bragt på plass. Rammenell5 har vegger 16 som avgrenser den celle som opprettes ved sammenstilling av rammene og hindrer lekkasje inn i de nærmest tilstøtende celler, 65 og 67. Cellen 69 som dannes ved sammenstilling av rammene 15, omfatter en anode
71, en katode 73 og et membran 75, som her er vist fastholdt ved den indre, passive flate av anoden 71. Anoden 71 er elektrisk og mekanisk (ved sveisning) forbundet til lederen 77> og katoden 73 er på lignende måte tilsluttet lederen 79. Begge disse ledere er anordnet hovedsakelig vertikalt og har sine øvre ender ført ut
gjennom åpninger, henhv. 81 og 83, i rammene samt til kontakt med ytre ledere 85 og 87, for tilførsel av elektrisitet til cellen 69
fra katodelederen i cellen 67 og. strømoverføring fra cellen 69
til anodelederen i cellen 65. Tetningsorganer &9 og 91 er anordnet for å sikre fluidtett forbindelse for å forhindre gass- eller væske-tap. Som vist for den utgående anodeleder fra cellen 65, omfatter tetningen et antall ettergivende neopren-skiver eller p-ringer 63 som er sammenpresset mot et frems<p>rin<g>95 ved tiltrekning av en gjenget hett<£e97 i en gjenget krave" 99 mot.en kraftoverførende stiv skive 101. Skivene eller O-ringene eller eventuelt festeorganer av annen hensiktsmessig type, som f.eks. kiler, presses således mot anodelederen og holder denne tett på plass for å
hindre fluidtap fra cellen.
Lederne 77 og 79, og ved dem også elektrodene 71 og 73, fastholdes på plass ved hjelp av støttebraketter 103 og 105, som ved hjelp av skruer 107 og 109 er festet til faststøpte fremspring 111 og 113. Lederne kan være sveiset eller på annen måte fåst forbundet med
brakfetténe for ytterligere understøttelse.
Som vist, passer katoden 73 inn i en særlig anordnet åpning i hoiderammen ved katodeenden og holdes ytterligere på plass ved anleggstrykk fra den tils-feøtende pakning når holderammene presses sammen. For å forbedre anodens stivhet, er den montert på en vinkelholder eller en rekke vinkelbraketter 115, som holdes i stilling 1 forhold til holderammeri-15 ved hjelp .av hensiktsmessige midler, f.eks. skruår, bindemidler, presspakninger 61, etc. Anvendelse av vinkelbrakettene 115 eller mellomliggende roonterings-organer i form av en T-formet "billedramme<*>av den type som er vist i fig. 4.og kan utveksles med de foreliggende vinkelstykker, tjener
til å gi tilleggsstyrke og forhindre uønsket utUøyning av anode-materialet.
Membrahet 75, som i den viste utførelse holdes mot anoden 71, bibeholdes i stilling ved tett innpassing på plass mellom vinkel-stykkene 115, rammepartiene 117, 119 og 121 samt også innført i hensiktsmessige kanaler eller spor som de som fastholder stykkene 127 og 129 ved 123 og 125, samt holdes på plass i rammen 15 ved hjelp av skruer. Det vil bemerkes at membranet ikke er vist fullstendig vertikalt i hele sin utstrekning, men er presset mot anoden for å holdes bedre på plass. Det er viktig at avstanden mellom! elektrodene bibeholdes konstant for å oppnå best mulig elektrolytisk virkning, og det er også viktig at membranet holdes tett mot anoden for å hindre at klorgass som frembringes på anodens aktive side,
som vender bort fra membranet, kan trenge inn mellom anode og membran. På lignende måte bør avstanden mellom membran og katode holdes konstant for å ikke hindre fjerning av den frembragte hydrogengass og tillate fri strømning av elektrolytt* Det vil være åpenbart at det i andre utførelser i henhold til oppfinnelsen, hvori membranet holdes i stilling mellom de to elektroder med klaring mellom membranet og elektrodene, kan det være ønskelig åt anodens aktive side vender mot membranet eller at begge anodesider er aktive. Ved utførelser hyear membranet skal anbringes mot katoden, må cellekonstruksjonen modifiseres tilsvarende.
Et viktig trekk ved foreliggende oppfinnelse er innstøpning av forskjellige organer for tilførsel og fjerning av fluid fra de fremstilte elektrolyseceller, således at det ikke vil være nødvendig å bore ut sådanne passasjer i holderamman. I fig. 2 er den eneste viste sådanne passasje anordnet for tilførsler til anolytt- og katolytt-rommet samt for anolytt-tilslutningén eller -forgreningen. Andre tilslutninger for innløp og utløp er vist i fig. 3. Anolytt-tilslutningen 131, som er støpt inn i holderammen 15, står gjennom eh passasje 133 i forbindelse med anolyttrommet 135 i cellen $9. Ved den ende av passasjen 133 som munner ut i anolytt-rommet, er en tetningsplugg 139 skrudd inn på plass ved hjelp av på forhånd ihnstøpte gjenger i rammen 15, eller festet på annen måte i rammen, for derved å innsnevre passasjen til den åpning som er vist ved 139. På samme måte stiår én tilfør sel sforgr ening 134
(fig. 3) for katolytt i forbindelse gjennom passasjen 141 med katolyttrommet 143, samt er innsnevret til åpningen 45.
Anvendelse av sådanne innsnevrede åpninger, som Kan utskiftes med andre med forskjellig størrelse^: tillater regulering av strømnings-takten inn i cellen...
I fig. 3 omfatter holderammen 15 og cellen 69 en ytterligere, valgfritt anoaSdnet tilf ør sels forgrening 147, en uti øpsforgr ening
151 for klor, en utløpsforgrening 149 for hydrogen, uttakstilslutning 153 for natriumhydroksyd-løsning samt uttaksforbindelse 155 for
uttynnet anolytt. Det vil bemerkes at over1øpspassasjene 157 og 159 fører ée respektive overløp fra anolytten 161 og katolytten 163 (bak membranet) til uttakene for henhv. katolytt og anolytt.
Holdeanordningen 15 er også utstyrt med et ytterligére anolytt-ihntak 167 og et ytterligere katolyttinntak 165, som begge kan være
forbundet med kanaler eller passasjer, som ikke er vist, til cellens
indre. Sådanne passasjer kan være utboret i rammen hvis det
ønskes å anvende tilførsler fra oversiden av cellen, samt kan være innstøpt på forhånd og gjenplugget når de ikke er i bruk.
Hvis det på lignende måte ikke Ønskes å anvende bunntilførsler, kan passasjene 133 og 141 plugges igjen. Forgreningen 147 kan være
til nytte når det ønskes å anvende flere membraner for dannelse av
et buffer-rom, som skal tilføres væske. Som nevnt i forbindelse med
de øvrige tilleggstilslutninger, kan enhver passasje åpnes eller gjenplugges alt etter den anvendelse som ønskes.
Skjønt det. ikke er spesielt vist, ligger det innenfor oppfinnelséns ramme å anvende "labyrint-passaspr" for innløps- og utløps-strftsmninger,
for derved å øke motstanden i enhver strøm hvorigjennom strøm-lekkasje kan opptre* Ved væsketilførsler gjennom innsnevrede åpninger vil således motstanden bli større og strømlekkasjen nedsatt, på grunn av større motstand gjennom det mindre strømningstverrsnitt. Dette vil særlig bli effektivt i forbindelse med øvre strømningstil£ førsler, når det anvendes tilstrekkelig små åpninger til å frembringe
diskontinuerlig væsketilførsel i form av dråper som faller ned gjennom klor- og hydrogenfaser over elektrolytten 1 henhv. anode-og
katode-rommet. Sådanne diskontinuerlige væsketilførsler utgjør ' naturligvis meget høy motstand mot strømlekkasje. 'Sådanne avbrudte strømninger kan likeledes frembringes ved tilbaketrukket overløp, idet cellevæske og uttynnet anolytt drypper fra celleeléktrolytt-nivåene til lavere nivåer for frembringelse av diskontinuerlige "strømninger". Elektrolyttene kan naturligvis også avbrytes ved
fjerning fra celleveggene for å forhindre elekkasje gjennom disse.
I denne forbindelse er det polymeriske konstruksjonsmaterial for cellens holdeanordninger gunstig på grunn av at det ikke er elektrisk ledende.
I fig. 4 er det vist en del av en T-formet "billedramme" som utgjør
et monteringsorgan i form av mellomlegg for fastholding av en elektrode, som f.eks. den uttrukkede nettinganode 71 i fig. 2 og 3 i
holderammen; 15. I flg. 2 er rammeverket 115 vist som et vinkel-stykke, mens det i fig. 4 utgjøres av en T-form 169 med et horisontalt avsftitt 171 samt et øvre vertikalt topp-avsnitt 173
og eh tilsvarende nedre avsnitt 175. Den Øvre del av T-formens toppavsnitt 173 fastholdes i en massiv del av holderammen 15 méns
det nedre avsnitt fastholder den uttrukkede hettinganode 177.
Som vist, er det frembragt én klaring mellom.anoden 177 og membranet 179 som fastholdes mellom den øvre del av T-formen og pakningen
181. Ved varierende forhold og plasseringer kan det hele naturligvis anordnes slik at klaringen blir større, mindre eller opphører.
Ved modifikasjon av den viste konstruksjon, kan en monopolar celletype lett frembringes ganske enkelt ved å forandre de elektriske forbindelser på sådan måte at hver celle Lades uavhengig med en elektrolysegpenning. På lignende måte kan innbyrdes elektrisk forbindelse mellom bipolare celler utføres innvendig i stedet for
på utsiden av cellene. I stedet for at sådanne elektriske forbindelsei utføres på cellens overSide kan de også utføres langs den ene eller annen sidevegg av cellene. Cellens hovedseparatorer, som er vist s<p>m midtre vertikale konstruksjonsdeler av rammene, kan erstattes med flere sådanne deler, som da fortrinnsvis er utført med mindre tykkelse for å spare plastmaterial. Disse skillevegger kan forskyves til den ene eller den annen side av holderammen, men det foretrekkes at dé hovedsakelig er plassert i holderammens.midtområde, slik det er vist i figurene, for oppdeling av vedkommende celler i omtrent like rom og for å oppnå større styrke og dimensjonstabilitet for
den støpte piastramme. I stedet for å anvende néopren-skiver, som presses tett mot elektrodelederne ved sammentrykning av en paknings-mutter, kan det anvendes andre tetningstyper, for eksempel enkelte O-ringer, sylindere, hule koniske kiler etc... Sådanne komponenter kan være av neopren eller andre egnede polymer-materialer, f.eks.
polytetrafluoroetylen og andre fluorholdige polymere. I stedet for å anvende stivt-fastholdte organer for feste av membranet og/eller elektrodene på plass, kan disse organer være elastiske, slik som f.eks. neoptoobånd, som trykker pakningen eller andre deler mot rammen under samménstillingsmontasjen, og som eventuelt passer inn i uttagninger i rammen. Sådanne midlertidige organer kan anvendes inntil de forskjellige holderammer befinner seg tett sammenpresset under oppbygning av cellebatteriet. I stedet for å anvende sådanne
midler, kan en sement, som f.eks. neopren-sement, anvendes for å holde elektrodene og membranene midlertidig på plass. En sådan sement bør være tilstrekkelig sterk til å holde dé forskjellige deler sammen 1 korrekt innbyrdes forhold inntil de bringes til permanent sammenstilling ved sammenpressing av de.forskjellige holderammer. Ved demontering vil ikke,sementen binde de forskjellige deler i så høy grad at disse ikke kan fjernes uten varig skade.
I visse tilfeller kan det være mulig å avstå fra bruk av pakninger og istedet anvende innbyrdes tilpassede deler av polypropylen-
rammene som sammenholdes så tett ved hjelp av de anvendte sammen-pressihgsorganer at de forskjellige sammenstilte deler holdes.i ønsket permanent innbyrdes forhhld uten behov for mykere paknings-materiMérr for å hindre lekkasjer. I de tilfeller neopren-pakningene utelates, kan polypropylen-rammenes ettérgivenflet økes ved å blande inn gummi eller andre elastomer-materialer i støpe-blandingene, f.eks. 5 til 25% etylen-pjsopylen-elastomer.
De celler som er vist i fig. 2 og 3 utgjør en midtre del av en cellesammenstilling. Det vil være åpenbart at cellebatteriets ende-rammer må være av avvikende utførelse, idet de utgjøres av hver sin halve celleramme med ytterendene utelatt. Det antas at det ikke vil være nødvendig å beskrive en sådan konstruksjon nærmere i denne forbindelse, da den antas å være selvinnlysende.
Det eneste konstruksjonsmaterial for de foreliggende holdeanordninger som er funnet tilfredsstillende i bruk og lett kan sprøytestøpes, er polypropylen og nærmere bestemt polypropylenSfrlt med et hensiktsmessig fyllmaterial, som f.eks. kan velges fra den materialr gruppe som består av.asbest, raika, kalsium-silikat, fcalkum samt blandinger av disse materialer. Fyllmaterialet kan utgjøres av blandinger av to,\ tre, eller fire komponenter, og det anses særlig gunstig å la både kalsiumsilikat og mika inngå1 i sådanne blandinger.
I visse tilfeller kan visse andre anerkjente tilsvarende fyllmaterialer også anvendes. Hvis bare et av de nevnte fyllmaterialer skål anvendés, er bruk av kalsiumsilikat å foretrekke, idet dette material har den fiberform som anses best egnet. Det polypropylen-material som det er henvist til, kan utgjøres av et vanlig harpiks-material beregnetpå sprøytestøpning, slik som f.eks. de umodifiserte inertfylte eller slagfaste (gummi-modifiserte) polypropylen-mateTria.le>T* SV knnnl vmerf unp snui •Fr/r-o-r f 41 -nT-z-i/JitVt-csi» maA Aa anon ole a r\ atr
som er angitt i 1973 - 74 Modem Plastics Encyclopedia på side
552. Når sådanne harpiksmaterialer sprøytestøpes i henhold til
de fremgangsmåter som er beskrevet på sidene 338 - 410 i den nettopp nevnte publikasjon, vil det således kunne frembringes hensiktsmessige golderammer egnet for anvendelse ved sammenstilling av elektrolyseceller av "filterpresse"-type og bestående av 10 - 60 sådanne rammer, for elektrolyse av vandige natriumklorid- løsninger.
De nettopp beskrevne rammer vil være i stand til å motstå påvirkning av elektrolytten og de frembragte elektrolyseprodukter, samt vil være tilfredsstillende dimensjonsstabile under elektrolyseprosesser selv ved temperaturvariasjoner mellom 40 og 95°C og pH-variasjoner fra 3 til 14. Skjønt det vil være mulig å anvende polypropylen-harpiks som verken inneholder kopolymer eller gummi, forutsatt at det ønskede innhold av fyllwateriali tilstrekkelig grad forbedrer dimensjonsstabiliteten, varmebestandigheten etc, til å gjøre materialet egnet for klorceller i kommersiell drift, vil
vanligvis en blanding av homopolymer ogkkopolymer være å foretrekke, i en sådan blanding vil forholdet mellom disse bestanddeler normalt." være fra 10 til 40% kopolymer, f.eks. av den type som markedsføres av Shell Chemical Company som Shell 7525," samt 10 til 40% homopolymer,hvorunder det totale innhold av disse komponenter bør være 40 til 90% i sluttproduktet. I stedet for homopolymer-matérialet, kan kopolymer av dette material med andre materialer anvendes, f.eks. propylen/akrylsyre-kopolymere som Exxon D-561. Andeleneav s.lagmodlf iser ende gummi akan være fra 0 - til 20%, idet det foretrekkes at sådant material i alle fall foreligger i en viss liten prosentandel, normalt fra 3 til 15% av det totale produkt. , Når betegnelsen "polypropylen" her anvendes i alminnelig betydning omfatter den kopolymer og kopolymere av homopolymer og bindemidler som lavere umettede organiske syrer, f.eks. akrylsyre, metakrylsyce samt andre monoalkeno-syrer med 3 til 6 karbonatomer og ekvivalente syrer, såvel som homopolymere.
Fyllmaterialet, som kan utgjøres av talkum, asbest, kalsiumsilikat, mika eller en blanding av disse materialer, omfatter fortrinnsvis kalsiumsilikat-fibre, slik som f.eks. Wollastonite-fibre eller syntetiske kalsiumsilikat-fibre, og kan fortrinnsvis i tillegg inneholde mika-flak eller småskiver. Disse fibre av kalsium-
silikat, enten det er naturlig eller syntetisk, asbest og talkum kan foreligge med et stort antall kommersielt tilgjengelige diametre, f.eks. fra 180 Å for krysotil-asbest til så meget som 1 mm, skjønt fiberdiameterne vanligvis vil være mindre enn 0.1 mm,
f.eks. 0.001 til 0.05 mm. Fiberlengdene vil normalt ligge i området 10 til 1 million ganger diameteren, fortrinnsvis
20 til 1000 ganger, og vil vanligvis foreligge i lengdeområdet
1 mm til 2 cm. Det anvendte mika-matérial vil vanligvis være tilstrekkelig finoppdelt til å kunne passere gjennom en sikt med masketall 40, og fortrinnsvis gjennom en sikt med masketall 200 (standard sikt-serie for OSA). Skjønt disse størrelser er angitt som ledetråder, vil det være åpenbart at det i visse tilfeller kan -Være ønskelig å anvende andre materialdimensjoner for å oppnå spesielle virkninger.
Andelen av det beskrevne uorganiske fyllmaterial i de foreliggende sprøytestøpte holderammer er fra 10 til 60%, fortrinnsvis 15 til 50% og helst 20 til 40%. 50 til 100% av fyllmaterialet utgjøres arv kalsiumsilikat-f ibre. - I visse utførelser av oppfinnelsen vil imidlertid.10 til 30% asbest bli anvendt sammen med 90 til 70% polypropylen-homopolymer eller 5 til 20% mikå-flak, 10 til 30% asbest-fiber, 15 til 50% polypropylen-homopolymer samt 20 til 60% polypropylen-kopolymer, og sådanne sammensetninger vil frembringe
tilfredsstillende produkter. I stedet for en viss del av kålsium-silikatet kan det tilsettes en tilsvarende andel av talkum-pulver,
som kan utgjøre 10 til 50% av det førstnevnte material. Det anvendte kalsiumsilikat og/eller talkum kan også behandles med silåner eller Silikoner for å modifisere disse materialers silanol- og siloksan-gruppe samt for å variere egenskapene for
det støpte polypropylen. Forskjellige slagmodifiser.ende gummimaterialer av kjent type kan anvendes for åpenbare formål. De anvendte gummi-arter kan være av hvilken som helst type som normalt er ansett, anvendbart for det foreliggende formål Innenfor polymer-teknikken, og blandinger av disse materialer kan også anvendes, men elastomer-materialer basert på etylen eller polypropylen er å foretrekke, liksom materialer basert på begge disse polymere.
Forskjellige andre tilsatser kan foreligge i små andeler, vanligvis ikke med mer enn 10% og fortrinnsvis ikke mer enn 5%, i de foreliggende støpte produkter, og kan f.eks. utgjøres av farge-midler, midler for å slippe støpeformen, samt brannhemmende kjemi-kalier. Beskrivelse av sådanne materialer og av dé polymerer, fyllmaterialer og gummimaterialer som anvfendss for sammensetning av den sprøytestøpbare polypropylen-harpiks som anvendes i henhold
til foreliggende oppfinnelse, er nærmere beskrevet i 1973 - 1974 Modern Plastics Encyclopedia samt i 1972 - 1973 utgaven av dette oppslagsverk, og vil følgelig ikke bli nærmere beskrevet her.
Sprøjtestøpningen av holderammene finner sted 1 overensstemmelse med kjente prosesser for støpeing av store gjenstander (ramme-dimensjonene vil være omkring 1.1 m x 1.1 m x 1.1 m x 9 cm, og avstanden mellom anode og katode i éeti celle som dannes ved sammenstilling av to rammer, vil normalt være omkring 1 cm). En beskrivelse av sådan støpning kan finnes i artiklen med titlen: Giant, Thick-Sectioned Plastic Parts Achieved by Nevj Method, i tidsskriftet Product Engineering for mai 1972 samt i en artikkel med titlen: Onusual Technique Makes Impossible Parts, i tidsskriftet Modern Plastics for september 1971. Hensiktsmessige støpemétbder er detaljert angitt i de nevnte artikler.: Den fremstilte støpte ramme vil, skjønt den er fremstilt av termoplastmaterialer, ikke mykne ved de foreliggende elektrolyse-cellers driftstempera tur, som kan være så høy som 95°C. Disse
celler er i kontinuerlig drift i lange tidsperioder, f.eks. 6 måneder, uten at det fremkommer skjevheter, sprekker, materialkrympning, stivnihg- eller andre skadelige te^ppå manglende dimensjonsstabilitet. Uten de forsterkende uorganiske fyllmaterialer er ikke resultatene så tilfredsstillende, men dé støpte holdeanordninger er fremdeles anvendbare. Det antas at støpeprosessen, sdra vil ha en tendens til å dekke til alt fibermateriål nær overflatene av den støpte gjenstand, på denné måte forhindrer enhver
frilegging av sådant forsterkningsmatérlal for påvirkning av innholdet 1 elektrolysecellen, hvilket bidrar til stabilisering av de sprøytestøpte rammer. Sådanne produkter anses å være overlegne sammenlignet med tilsvarende gjenstander frembragt ved maskinbearbeidning av lagermaterialer av forsterket polypropylen.
Konstruksjonsmaterialene for de forskjellige komponenter i foreliggen.de celler er valgt ut i fra krav om bestandighet overfor de spesielle foreliggende stoffer i omgivelsen. Anoden, som fortrinnsvis er utført av uttrukket titan-netting, skjønt andre ventilmetaller også kan anvendes, f.eks. tantal, og som kan være belagt på sin aktive overflate med et edelmetall eller en edelmetall-oksyd, f.eks. rutenium-oksyd, vil være bestandig overfor klor og syrlig saltløsning i anolytt-rommet. De lederstaver som anvendes i et sådant rom er fortrinnsvis av kobber for å oppnå god ledningsevne, samt er belagt med titan for bestandighet mot elektrolytten. Netting-delen av anoden har åpninger på 2 til 700 mm 2i fortrinnsvis 100 til 600 mm 2, og forholdet mellom åpningene og
den nominelle ene hovedflate av anoden ligger i områder omkring
25 til 70%, fortrinnsvis 40 til 70%. Nettingen har normalt
en tykkelse fra 0.2 til 2.5 mm, fortrinnsvis 1 til 2 mm, og dens streng- eller snippbredde er fra 0.7 til 2.5 mm; fortrinnsvis 1 til 2 mm. Anoden er fortrinnsvis aktivert med ruteniumoksyd på sin bakside/ nemlig den side som vender bort fra membranet.
De anvendte katoder kan være av hvilket soin helst elektrisk
ledende material som er i stand til å motstå angrep £ra den/foreliggende cellevæske, som har et forholdsvis høyt innhold av natriumhydroksyd. Hensiktsmessige katoder er utført i stålnetting og forbundet med en kobberleder, men andre katodématerialer og ledermaterialer kan også anvendes, blant annet jern, grafitt, blydioksyd på grafitt, blydioksyd på titan samt edélmetaller,
, som platina, irridium, rutenium og rodium. Edélmetallene kan påføres som overflatebelegg på ledende substrater, som f.eks. kan være av kobber, sølv, aluminium, stål eller jern. Dé anvendte katoder foreligger fortrinnsvis som skjerm eller uttrukket metall-netting, og vil, liksom anodene, være av flat eller annen hensiktsmessig utformning, således at avstanden mellom elektrodene vil være omtrent dan samme over hele de aktive elektrodeflater.
Åpningene i katodeskjermen eller -nettingen vil normalt utgjøre minst 25% av overflateområdet på den ene katodeside, og fortrinnsvis 30 til 80% av denne flate, samt helst omkring 45 til 65% av flaten.
Åpningsflaten er vanligvis 0.5 til 1000 mm 2, og fortrinnsvis 2 til 100 mm<2>Når det anvendes en nettingskjerm vil nettingstr&ngene fortrinnsvis .ha en diameter på 0.5 til 3 mm. Begge elektrodene vil
f
normalt bli holdt i fullstendig eller hovedsakelig vertikal stilling^Cmed avvik vanligvis ikke mer enn 10° fra vertikal-retningen og fortrinnsvis ikke mer enri 5°. Det for nærværende foretrukkede kationftpermsellektive membran er av en hydrolysert kopolymer av perfluorinert hydrokarbon og en fluorosulfonert perfluorovinyleter. Det perfluorinerte hydrokarbon er fortrinnsvis tetrafluoroetylen, skjønt andre perfluorinerte og mettede eller umettede hydrokarboner med 2 til 5 karbonatomér også akan anvendes, hvorav monooléfin-hydrokarboner er å foretrekke, særlig de som har to til fire karbonatomér og aller helst de med to til tre karbonatomér, f.eks. tetrafluoroetylen, heksafluoropropylen. Den sulfonerte perfluoroviny1-eter som er mest anvendbar, er den som har formlen FS02CF?CF2OCF(CF3)-CF2QCF=CF2. Et sådant material, som betegnes perf luoro^2-(2-f luorosulfonyletoksy)-propyl-vinyl-eterj?, vil 1 det følgende bli henvist til som PSEPVE og kan modifiseres til ekvivalente monomere, som f.eks. ved modifisering av den indre perflDorosulfonyletoksy-komponent til den tilsvarende propoksy-komponent samt ved forandring av propyl til etyl eller butyl, pluss omvandling av substituerings-stillingene for sulfonyl,
henhv. anvendelse av isomerer av perfluoro-lavere alkylgrupper.
Det foretrekkes imidlertid helst å anvende PSEPVE.
Fremgangsmåten, for fremstilling av den hydrolyserté kopolymer er beskrevet i eksempel XVII i US patentskrift nr. 3.282.865, mens en alternativ fremgangsmåte er nevnt i canadisk patentskrift nr. 849.670, som også beskriver anvendelse av det ferdige membran
i brenselceller, som i dette skrift er betegnet som elektrokjemiske
celler. Det nevnte kopolymer kan kort fortalt fremstilles ved. reaksjon ay PSEPVE eller ekvivalent material med tetrafluoroetylen eller tilsvarende i Ønskede mengdeandéler i vann ved forhøyet temperatur og trykk i mer enn 1 time, hvoretter blandingen a^ikjølesi Den vil da skilles i et nedre perfluoroeter-lag og ét øvre lag av vandig medium med dispergert innhold ay det ønskede polymer. Molekylvekten er ubéstembar, men ekvivalentvekten ligger omkring 900 til 1600, fortrinnsvis fra 1100 til 1400, og prosentandelen av PSEPVE eller tilsvarende forbindelse er omkring 10 til 30%, fortrinnsvis 15 til 20% og helst omkrihng 17%. Den uhydrolyserte kopolymer kan presstøpes ved høy temperatur og høyt trykk for fremstilling av platacreller membraner som kan variere i tykkelse
fra.0.02 til 0.5 mm. Disse behandles så ytterligere for hydrolysering av foreliggende -S02F-grupper til -S03H-grupper,
ved behandling med 10 prosentig svovelsyre eiler ved de fremgangsmåter som er angitt i de ovenfor nevnte patentskrifter. Nærvær ,
av -SbjH-grupper kan fastslås ved titreiring, slik som beskrevet ; i det nevnte canadiske patentskrift. Ytterligere detaljer ved de forskjellige prosenttrinn er beskrevet i canadisk patentskrift nr. 752.427 samt i US patentskrift 3.041.317.
Forbedrede versjoner av de ovenfor beskrevne kopolymere kan
oppnås ved kjemisk overflatebehandling av disse, som f.eks. ved behandlinger med' det formål å modifisere -S03~gruppen i overflaten.
. Sulfon-gruppen kan f.eks. forandres på membranet for frembringelse av en konsentrasjonsgradient eller kan delvis utskiftes med en fosfor- eller fosfon-gruppe. Sådanne forandringer kan utføres under fremstillingsprosessen eller etter membranéts fremstilling. Utført som etterfølgende overflatebehandling av membKanér, vil behandl ing sdybden vanligvis være. fra 0.001 til 0.01 ram. I visse tilfeller kan det være ønskelig å omvandle sulfonyl- eller sulfonsyre-gruppen på membranéts ene side (som f.eks. anodesiden) til' sulfonamid, som er mer hydrofilt, hvilket kan utføres på den måte som er beskrevet i US patentskrift nr. 3.784.399. Membranet kan også foreligge i laminert form, hvilket er å foretrekke, idet laminatene er av en tykkelse i området 0.07 til 0.17 mm på anodesiden ogOO. 01 til 0.07 mm på katodesiden, idet vedkommende laminater henhv. har ekvivalentvekter i områdene 1000 til 1200 og 1350 til 1600. En foretrukket tykkelse for laminatet på anodesiden ligger 1 området 0.07 til 0.12 mm og er fortrinnsvis omkring 0.1 mm, mens. den foretrukkede tykkelse for laminatet på katodesiden er 0.02 til 0.07 mm, og helst omkring 0.05 mm. Foretrukkede og mest foretrukkede ekvivalentvekter er henhv. 1050 til 1150 og 1100 .samt 1450 til 1550 og 1500. Jo høyere ekvivalentvekt for det enkelte laminat, jo mindre tykkelsesforetrekkes anvendt, innenfor de gitte områder.
I tillegg til de tidligere omtalte kopolymere og de nevnte r-^j:: modifikasjoner av disse, er det funnet at. også en annen type membran-material er vesentlig bedre enn kjente membrantyper for anvendelse i forbindelse med de foreliggende prosesser. Skjønt det kan synes at tetrafluoroetylen-polymere (TFE) som i rekkefølge er styrenert og sulfonert ikke kan være anvendbare for tilvirkning av tilfredsstillende kationaktiye permsellektive raembæaner for
anvendelse i foreliggende elektrolyseprosesser, er -det likevel fastslått at perfluorinert etylen/propylen-polymer (FEP).
som er styrenert og sulfonert utgjør et anvendbart membran. Sulfostyrenert:FEP er overraskende beiandig mot forhårdning og annen svikt ved anvendelse under de foreliggende driftsforhold.
Eksempler på hensiktsmessige membranen tilvirket ved den beskrevne
prosess er produkter fra RAI Research Corporation, New York,
med betegnelser 18ST12S samt 16ST13S, idet det førstnevnte er styrenert til 18% og har 2/3 av fenyl-grupperie monosulfonert,
og det sistnevnte er styrenert til .16% og har ,13/16 av fenyl-gruppene monosulfonert. For å oppnå 18% styrenering anvendes enlløsning på 17%% styren i metyl-klorid, og for "å oppnå 16%
styrenering benyttes en løsning på 16% styren i metylen-klorid.
Membranveggene vil vanligvis ha en tykkelse på 0.02 til 0.5 mm,
fortrinnsvis £na 0.07 til 0.4mm, og aller helst 0.1 til 0.2 mm. Tykkelsesområdene for de forskjellige.deler av de tidligere nevnte laminerte membraner er allerede angitt. Montert på et hensiktsmessig nettverk av polytetrafluoroetylen-asbest, titan eller annet hensiktsmessig nettverk for understøttelse, vil nettverkets tråder eller fibre vanligvis ha en tykkelse på 0.01 til 0.5 mm, fortrinnsvis 0.05 til 0.15 mm, hvilket tilsvarer en tykkelse opp til membran-tykkelsen. Det vil ofte være å foretrekke at trådtykkelsen er mindre enn halvparten av membrantykkelsen, men trådtykkelser større enn membrantykkelsen kan også anvendes, f.eks. 1.1 til 5
ganger membran-tykkelsen. Vedkommende nettverk, skjerm eller duk vil ha en åpningsandel på omkring 8 til 80%, fortrinnsvis 10 til 70% og aller helst 30 til 70%. Trådenes tverrsnitt vil vanligvis være sirkulært, men andre former, som f .eks. ellipseform, kszadrat-ogrektangelformer, kan også anvendes. Det understøttende nettverk utgjøres fortrinnsvis av en skjerra eller en duk, og skjønt det
kan klebes til," membranet er det å foretrekke at det fastsmeltes ved høy temperatur og høyt trykk før hydrolyse av vedkommende kopolymer. Sammenstillingen av membran og nettverk kan fastklemmes eller festes på annen måte på plass i en holder eller bærer. For
å bibeholde ønsket avstand mellom membranet og den ene eller den:annen, eller eventuelt begge elektroder, anvendes pakninger og/eller vertikaltråder eller -strimler av hensiktsmessig plastmaterial, f.eks. polytetrafluoroetylen. Cellebredden vil vanligvis være fra 0.3 til 1 cm, mens avstanden fra anoden til membfanet vil være fra 1.5 til 6 mm, men kån også væré 0 mm. Lignende avstandsangivelser gjelder.også katode/membran-avstandene.
Etter sprøytestøpning av holderammene ved forhøyet temperatur
og trykk, sammenstilles rammene til celler og cellebatterier, slik som vist i fig. 1.- 4, Når den T-formede ramme eller "billedrammen" i rett vinkal anvendes for fastholding av elektrodene og eventuelt også membranet, vil denne ramme fooe-ligge i et material som er i stand til å motstå angrep Æra den omgivende elektrolytt. Rammen på anodesiden vil således ofte være utført i titan eller titan-belagt metall, mens rammen på katodesiden vanligvis vil være utført i bløtt stål. Lignende regler' gjelder for forskjellige støpeinnretninger, støtte-braketter etc.
Etter sammenstilling av rammene til celler og sammenspenring
av disse til cellebatterier, slik det er vist i fig. 1, fylles cdlerie med elektrolyt-væske og elektrolyseprosessen kan igangsettes. Anoderommet er fylt med en nesten mettet saltløsning med natriumkloridinnhold på omkring 25%, og katodeirommet er fylt
med vann, som innledningsvis inneholder en liten saltmengde
for å forbedre vannets ledningsevne. Elektrolysestrømmen slås på,
og det klor og hydrogen som fremstilles i cellene fjernes kontinuerlig, idet klor og anolytt- i visse cellekonstruksjoner adskilles etter fjerning fra cellen teller enn før denne'prosess. Natriumhydroksyd fjernes fortrinnsvis kontinuerlig under elektrolyseprosessen, men kan også tas ut etter at en elektrolysepefiode er fullført. Fortynnet anolytt føres gjennom et metningstrinn,
hvori natriumkloridinnholdet. atter økes, hvoretter væsken tilbakeføres til anoderommet. Natriumklorid-innholdet i den uttatte anolytt ligger på omkring 22 vektprosent, mens den tilsvarende prosentandel i den tilbakeførte anolytt fra metnings-trinnet ligger omkring 25%. Anolytten kan gis øket surhetsgrad og har fortrinnsvis en pH-verdi å området 1 til 6, fortrinnsvis
1 til 5, og aller helst omkring 3 til 4.5, f.eks. 3.9 til 4.3. Katolyttens pH-verdi ligger naturligvis omkring 14 på grunn av
det høye natriumhydroksyd-innhold. Elektrolyttémperaturen vil bli holdt på mindre enn 105°C, idet den fortrinnsvis ligger i området 20 til 95°C og aller helst omkring 80 til 95°C. Elektrolyttemperaturene kan reguleres ved resirkulasjon av
deler av elektrolyttene, ved regulering av tilfØrselsahdeler
til de forskjellige soner samt ved forandring av temperaturene for de tilførte væsker. Nedkjøling og andre avkjølingsmidler kan også anvendes.
Den spenning som påtrykkes pr.celle vil vanligvis være fra 2.3
til 5 eller 6 volt, og ligger fortrinnsvis i området 3.3 til 4.3 volt. Ved en foretrukket fremgangsmåte kan spenningen iblant være så høy som 4.5 volt. Aller helst bør imidlertid spenningen ligge mellom 3.3 og 4.1 volt. Strømtettheten vil vanligvis være fra 0.2 til 0.5 araper/cm 2 og fortrinnsvis omkring 0.3 amper/cm 2 Uttaket av natriumhydroksyd fra katolyttrommet finner sted i sådan takt at det fremstilte produkt befinner seg ved en konsentrasjc på 5 til 45%, fortrinnsvis 5 til 25% og aller helst omkring 8 til 12%.
De følgende, utførelseseksempler vil anskueliggjøre, men er på ingen måte ment å avgrense oppfinnelsen til disse utførelser.
H<y>is intet annet er angitt, vil alle andeler være angitt i vektandeler og alle temperaturer i °Ci
EKSEMPEL 1
En holderamme av den type som er vist i fig. 2 og 3 sprøytestøpes ved den såkalte "Eimco Envirotech"-metode for sprøytestøpning av store plastartikler ved vanlige forhøyede støp&teraperaturer og trykk.
Støpeformen er konstruert slik at passasjer, utstikkere, avsatser, ribber, forgreninger, innstillings- og fastseennings-organer er støpt inn i den fremstilte ramme. Når dette er av betydning, støpes også gjengede eller delvis gjengede hull for å vare til-gjengelig for mottagelse a<y>gjengede åpningsplugger eller andre deler av holderammen. Rammene er fremstilt av en blanding av "25% kalsiumsilikat-fibre, 10% slag-modifiserende EP-gurami,
37.5% Exxon D-561 propylen-akrylsyre-polymer samt 27.5% Shell 7525 polypropylen kopolymer, hvoretter de fremstilte produkter undersøkes og prøves. Det er funnet at rammenes overflatematerial er harpiks-beriket i forhold til de åndre deler av rammematerialet, således at få eller ingen fibre
av uorganisk material befinner seg utildekket på overflatene. Ved utprøving i representativ vandig elektrolyttløsning egnet for anvendelse i én elektrolysecelle for fremstilling av klor og natriumhydroksyd fra natriumkloridløsninger, vil følgelig rammen ikke oppvise noen vesentlig svekning, muligens fordi det ikke foreligger noen innoverrattede sprekker eller punkter hvor kalsiumsilikat ar frilagt. Ved prøver for fastleggelse av dimensjohsstabilitet ved temperaturer innenfor området 40 til 95°C, idet sådanne temperaturer vanligvis opptrer, ved normal elektrolyse i denne celletype, er holderammene også funnet å være stabile uten forkastninger, sprekkdannelser, riss eller andre uregelmessigheter.
De fremstilte holderammer sammenstilles til celler ved anvendelse av neopren-pakninger, mellomliggende "billedramme"-holdere av titan for anodene og lignende holdere av stål for katodene, idet nylon-skruer og polypropylen rektangulære nring2-stykker anvendes for å fastholde membranet i rammen og' i tett anlegg mot anoden. Den anvendte anode utgjøres av en uttrukket titan-netting mens katoden består av en stålskjerm. Anodelederen er av titan-belagt kobber mens katodelederen er av kobber. Den uttrukkede nettinganode er av en tykkelse på omkring. 2.0 mm,
og nettingens strengtykkelse er ca. 2 mm; Nettingåpningene har rombe-form med den lengste akse:; i horisontalretningen og utgjør omtrent 50% av nettingoverflaten. Avstandene tvers over rombe-åpningene er henhv. 0.75 og 1.25 cm. Anoden er på den side som vender bort fra membranet belagt med et aktivt belegg av rutenium-oksyd av eåntykkelse på 0.07 mm, og som er påført.i samsvar med kjente standard-metoder for fremstilling av dimensjonsstabile anoder. Katoden er utført i netting av mykt stål og med ekvivalent diameter på 2.0 mm, samt en åpningsandel på omkring 50%. ■.■
Membranet utgjøres av hydrolysert PSEPVE. av den tidligere beskrenne type, og utgjøres av et laminat med tykkelse på 0.17 mm, og : hvorav .2/3 har en ekvivalentvekt på omkring 1100 og 1/3 har en ekvivalentvekt på omkring 1500.. Membransiden. med høyest molekylar
vekt vender mot katoden, mens den side som utgjøres av det flatere og tykkere skikt med lav molekylvekt, er tett presset mot anoden og avstivet med en støttenetting av polytetrafluoroetylen-trådEr med diameter på omkring 0.3 mm og som er vevet inn i en skjerm eller duk med en åpningsandel på omhring 22%.
Holderammene og celleveggene har et omfang på omkring 1.1.x 1.1 m, og cellene har en tykkelse på omkring 11 cm. ' Celleveggene og andre plastdeler i cellen, slik som f.eks. fUenser, vegger som danner anlegg, tilslutninger og passasjer, samt avsatsér og kanaler har vanligvis en tykkelse fra 1 til 3 cm.
Mellom katoden og membranet er det anordnet en rekke avstands-sylindre med 2.5 ram diameter, og som anvendes som vertikale avstandsstykker for hver 15 cm langs gapet mellom membran og k&tode, idet avstandsstykkene sammen med pakningen, som er av en sådan tykkelse at det frembringes et gap på omkring 2.5 mm mellom katode og. membran, holder membranet i fast avstand fra katoden samt i tett anlegg mot anoden.
Ved sammenstilling av cellen anbringes de forskjellige rammer
på de midlertidige oppstiliingsorganer eller staver, hvoretter
elektrodene innsettes og membranene midlertidig holdes på plass ved hjelp.av bindemiddel (Velcro eller andre hensiktsmessige midlertidige eller varige tetninger kan også anvendes)(samt senere ved hjelp av tetningspakningene. Før innbyrdes tett sammenføyning av de forskjellige holderammer, anbringes membran&t normalt i stilling i rammen ved anvendelse av ét hensiktsmessig løsningsmiddel, f.eks. glycerol, som hindrer uttørkning av membranet under sammenstilling av cellen og er av. særlig.stor nytte når et større antall celler (35), slik som i foreliggende tilfelle, skal'sammenføyes til et cellebatteri. Etter sammenstilling av cellene i ønsket stilling, nemlig i et filterpresse-arrangeraent, trekkes cellene så tett sammen at væskelekkasjer forhindres. I fig. 1 er det vist et sammenstilt cellebatteri. Cellene tilsluttes
så kilder for tilførsel av fluider og elektrisk effekt samt.til:
utløpsrør.
Anoderommene fylles derpå med en nesten mettet syrlig saltløsning
med en konsentrasjonsgrad på omkring 25% og. en pH-verdi på omkring 4.1, mens katoderommene fylles med vann, som innledningsvis tilsettes en liten méngde natriumhydroksyd for økning av løsningens ledningsevne. Elektrolysestrømmen innkobles og .en strømtetthet på 0.3 amper/cm opprettes. Spenningstapet over hver celle noteres under fremstilling i likevekt av vandig natriumhydroksyd-løsnittg, klor og hydrogen. Under sådanne forhold vil spennings-fallet over cellen være omkring 4 volt, strømbelastningen være omkring 3 kijioamper og den totale spenning omkring 12.0 volt likestrøm. Ved en driftstemperatur på omkring S0°C og øvrige temperaturer 1 området 85 til 95°C vil cellébattériet fremstilles omkring 3 tonn klor pc dag méd en klor-virkningsgrad på omkring 96% med syretilgåtc"]; - Hiens natriumhydroksyd-virkningsgraden ligger på omkring 90% ved en konsentrasjon på 80 til 100 g/1. Klor-virkningsgraden uten syretilsats vil være av størrelsesorden 90%. Etter € måneders drif t under de forkold som er beskrevet-ovenfor, åpnes cellébattériet og elektroder? membran, holderammer, pakninger og festeorganer undersøkes. Elektrodene og membranet var fremdeles driftsdyktige, og rammen viste ingen tegn på vesentlig svekning eller deformasjon, på tross av det forhold at temperaturen under normal celledrift, innbefattet visse utkoblinger, varierte innenfor området 40 til ,95°C. Den anvendte neoprencement
som bindemiddel kunne fremdeles lett fjernes fra membranet og rammeveggene, således at membranet kan anvendes på nytt. Ved en modifikasjon av den foreliggende utprøvning, hvorved Velcro- •
festeorganer ble anvendt for å fastholde membranene i stilling, •" ;
kunne.membranene lett fraskilles og fjernes uten membranskader.
Ved en utførelsesvariant av denne utprøvning, ble den anvendte fylte polypropylénharpiks fremstilt av en harpiksblanding på 30% av de tidligere nevnte kalsium-silikat-fibre,. 10% slag-modifiserende EP-gurnmi, 45% Exxon D--561 propylen/akrylsyre-kopolymerblanding
samt 15% polypropylen-kopolymer av typen Shell 7525. De oppnådde resultater var i disse tilfeller nesten like gode som ved den tidligere nevnte raaterialformer, bortsett fra at det ble bemerket at rammene var noe mer mottagelige for sprekkdannelse under
ekstreme forhold.. Ved en ytterligere utf ørelsesirarianfe ble det anvendt 20% asbest og 80% polypropylen-homopolymer. Skjønt den således fremstilte holderamme vil være godt anvendbar, har den -på ingen måte vist seg så god som den innledningsvis beskrevne utførelse. En forbedring av dette konstruksjonsmaterial somt utført og utprøvet på samme måte som beskrevet ovenfor, utgjøres imidlertid av en blanding av 20% asbest, 10% mika, 40%- homopolymer, samt 30% kopolymer.
EKSEMPEL 2
Den angitte fremstillingsprosess i eksempel .1 gjentas ved anvendelse . av 30% kalsiumsilikat-fibre, 10% slagmodifiserende EP-gummi,
45% Exxon D-561 propylen/akrylsyre-kopolymerharpiks samt 15% pOlypropylen-kopolymer av typen Shell 7525, mens det som membran-•material ble anvendt ulaminert PSEPVE hydrolysert kopolymer med tykkelse på omkring 0.2 mm i forbindelse med samme type forsterkende polytetrafluoroetylen-skjerm. På lignende måte ble vedkommende membraner også erstattet av membrantyper- med betegnelsene 18ST12S og 163T13s med "tilsvarende tykkelser fra RAI Research Corporation.. Ved anvendelse av en strømtetthet på 0.3 amper/cm under alle disse forhold ble det oppnådd tilfredsstillende drift av cellene uten skade på rammematerialet verken fra den' syrlige anolytt eller fra den alkaliske katolytt. Ved modifikasjoner av cellene ble belegget av rutenium-oksyd på titananodene utstrukket tii aktivt belegg på alle anodeflater, samtidig- som avstanden,mellom katode og membran ble nedsatt til 2 mm. Undsr sådanne forhold ble effektiv elektrolyse utført uten -skade på rammematerialet. Når elektrodene ble fastholdt ycd hjelp av T-formede, mellomliggende hoidestykker, viste de. seg også å ha mindre tSndens til signing enn når de bare ble fastholdt av pakninger, skjønt vinkelrammer også vil ha tilfredsstillende stivhet.
Cellene i henhold til dette utf#relseseksempel viste seg også å arbeide tilfredsstillende når membranene var fastholdt mot katodene eller var anbragt halveis mellom anode og katode, samt fastholdt
i ønsket stilling ved hjelp av avstandsstykker av teflon og med diameter på 1.5 mm.
EKSEMPEL 3
Holderammer fremstilles ved den fremgangsmåte som er beskrevet i eksempel 1, fra konstruksjonsmaterialet bestående av 35% polypropylen-homopolymer , 35% polypropylen-kopolymer samt resten av materialet (uten slagmodifiserende bestanddeler) i form av mika-flak (maskevidde 200), kalsiumsilikat-fibre (Wollastonite),
kalsiumsilikatfibre (syntetiske), talkum eller asbest (chroysotile).
Umodifisert homopolymer, kopolymer samt homopolymer og kopolymer
i blandingsforhold på 50:50 ble også anvendt. Holderammer ble
støpt i hvert av disse materialer. Ved utprøvning under praktiske forhold i elektrolytter eller under elektrolyseprosesser, ble det funnet at anvendelse av fealsiumsilikat-fibre i homopolymer/kopolymerblanding gir best resultat, samt at fylte polymere gir klart bedre fysiske egenskaper, særlig med hensyn til dimensjohsstabilitet og varmebestandighet, enn de ikke fylte materialer. Skjønt denne kvalitetsforskjell er vesentlig, vil det være mulig å anvende alle de sammensatte polypropylen-rammer i kommersiell drift, og
de ikke sammensatte rammer vil også'være praktisk anvendbare, skjønt av dårligere kvalitet.
Rammer utført i andre polymere, slik som f .eks, pol'yvinyl-3<brid, polytetrafluoroetylen og polyetylen vil, skjønt de normalt ikke er kommersielt anvendbare for lengere tids drift, være driftsdyktige under kortere tid i elektrolyseceller,<p>g vil være hensiktsmessige når-de ved vanlig sprøytestøpningsteknlkk, er utført med de forskjellige tilslutningetc, passasjer, åpninger, innstillings-,
monterings- og festeorganer £erdig innstøpt.
Kombinasjonen av polypropylen-ramme og kation-aktivt permsellektivt
membran av den type som har betegnelsen Dupont Nafion X R-, '. : . det beste alternativ med hensyn til dimensjonsstabilitet, kjemisk bestandighet og lang levetid,, særlig når membranet fastholdes direkte i rammen uten mellomliggende pakninger.
EKSEMPEL 4
De fremstillingsprosesser som er angitt i eksempel 1 gjentas,
men temperaturene, spenningene og pH~verdiene under de forskjellige elektrolyseprosesser varieres innenfor de angitte områder, nemlig henhv. fra 20 til 95°C, fra 3.3 til 4.3 volt, fra 3 til 4.5
anolytisk pH-verdiisamt fra 0.2 til 0.4 amper/• cm 2. Elektrodenes utforming og plassering varieres også over de tidligere oppgitte områder for åpne nettingflater og åpningsforhold samt avstander mellom elektrodene. Under alle forhold ble tilfredsstillende, elektrolyse oppnådd og rammene viste seg å være tilstrekkelige stabile for kommersiell drift. Ingen vesentlige probfeefemer oppsto under drift av disse celler, og fremstillingsorakostningene for holderammene ble nedsatt i vesentlig grad på grunn av den lette fremstilling av rammene ved sprøytestøpning. På grunn av de på forhånd støpte fremspring, avsatser, akanaler, etc. i holderammene lettes videre komponentsåmmenstillingen, som også kan utføres på kortere tid og følgelig mindre monteringsbmkostninger. Elektrolyseceller av foreliggende utførelse i henhold til oppfinnelsen representerer således et vesentlig fremskritt i forbindelse med elektrolyse av vandige halid-løsninger.
Oppfinnelsen er blitt beskrevet under henvisning til spesielle konstruksjoner og titf ø>^elseseksempler, men er på ingen måte begrenset til disse, da det vil være åpenbart for fagfølk på området at et stort antall tilsvarende konstruksjoner og prosesser, kan utføres innenfor oppfinnelsens ramme.
Claims (12)
1. Roldeanordning av syntetisk organisk polymer for omslutning av anode og katode samt understøttelse av et membran i en elektrolysecelle, karakterisert ved at den i sammenstilling méd en tilsvarende annen holdeanordning på sådan måte at de innbyrdes rærmest liggende elektroder i de to' anordninger har motsatt polaritet, danner én elektrolysecelle med
anode, katode og et mellomliggende membran, idet hver holdeanordning omfatter innløp og utløp for elektrolysefluid i forbindelse med anolytt- og katolytt-kammeret,.således at den celle som dannes av td sammensatte holdeanordninger, får minst ett innløp til og ét utløp fra anolyttkamraeret samt minst et innløp til og utløp fra katolyttkammeret, idet hvert innløp og utløp står i forbindelse med uttak som inngår i vedkommende holdeanordning.
2. Holdeanordning som angitt i krav 1, for anvehåélse ved elektrolyse av vandige halid-løsninger,
karakterisert ved at nevnte syntetiske Organiske polymer er polypropylen fylt med et tallmaterial valgt fra en materialgruppe som består av asbest, mika, kalsium-silikat, talkum og blandinger av disse materialer.
3. Holdeanordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at den er av sådan støpt utførelse at holderens overflater har større polymérandel enn de indre områder, for derved å forbedre anordningens bestandighet mot den tilstøtende elektrolytt.
4. Holdeanordning som angitt i krav 3,
karakterisert ved at konstruksjonsmaterialet
inneholder 15 til 50% kalsiumsilikat-fibre, mika-flak eller en blanding av disse bestanddeler, samt er bestandig mot déformering
under anvendelse i en elektrolysecelle for fremstilling av klor og natriumhydroksyd f^ ca vandig natriumhydroksydiø sning.
5. Holdeanordning som angitt i krav 3,
karakterisert ved at den omfatter en ramme med innstøpte ytre innstillings- og festeorgaher for plassering av en holdestav som anvendes for fastholding av et flertall holdeanordninger sammensatt til et cellebatteri av filterpresse-type.
6. Holdeanordning som angitt i krav 5,
karakterisert ved at ytterligere innstillings-anordninger adskilt fra nevnte innstillings- og festeorganer er anordnet for understøttelse av anordningene på et antall horisontalt forløpende understøttelser under sammenstillingen..
7. Holdeanordning som angitt i krav 3,
karakterisert ved at den omfatter innstøpte elektrodene i ønsket stilling, og som omfatter mønteringsstykker for fastholding av en foreløpig monteringskomponent for en elektrode..
8. Holdeanordning som angitt i krav 7 <,>
karakterisert ved . at montsringskomponenten har T-form og er av rektangulær "billedramme"-type med den øvre del av T-formen anordnet horisontalt og det vertikale ben ovenpå dette,
idet et avsnitt av den horisontale del er anordnet for å festes til holdeanordningen og en annen del er anordnet for feste til elektroden, hvorved elektroden avstøttes- av.T-rammen og derved holdes i ønsket stilling.
9. Rektangulær ramme for en elektrode i en elektrolysecelle for tilvirkning av klor, natriumhydroksyd og hydrogen fra vandige natriurn-kloridløsninger, karakterisert ved at den er innrettet for festé til en del av cellens holdeanordning samt til elektroden for å avstøtte denne, idet rammen har T-formet tverrsnitt med T-formens tverrdel anordnet horisontalt og det vertikale ben ovenpå détte.
10. Fremgangsmåte for elektrolyse av vandig natriumkloridløsning
som utrettes for en elektrolysespenning på 2.3 til 6 volt mellom en anode og en katode ved en temperatur på omkring 80 til 95°C i
en membrancélle, karakterisert ved at cellens vegger utføres i støpt polypropylen fylt med et fyllmaterial valgt fra en materialgruppe som består av asbest, mika, kalsium-silikat, talkum og blandinger av disse materialer.
11. Fremgangsmåte som angitt i krav 10, karakterisert ved at overflaten av celleveggene
har en større andel av polypropylen enn veggenes indre, for derved å forbedre veggflåtenes bestandighet overfor tilstøtende elektrolyt,
idet det fylte polypropylen omfatter 15 til 50% kaTsiumsilikat-fibre, mika-flak eller en blanding av disse materialer og er bestandig mot deformering under drift.
12. Fremgangsmåte for fremstilling av en holderamme for elektrolyseceller for elektrolyse av vandige natriumklorid-løsninger, karakterisert ved at holderammen sprøytestøpes av en blanding av polypropylen og fyllaaterial som velges fra en materialgruppe som består av asbest, raika, kalsiumsilikat, talkum, og blandinger av disse materialer, i form av sammenstøpte celledeler for to forskjellige celler, idet hver holdeanordning utfø res for sammenfø yning med en annen holdeanordning av samme art for dannelse av en fullstendig celle, idet nevnte holdeanordninger og dannede celler forsynes med innstøpte Innløps- og utløpspassasjer sesmt monteringsinnretninger for fastholding av celledeler.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US52430374A | 1974-11-15 | 1974-11-15 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO753816L true NO753816L (no) | 1976-05-19 |
Family
ID=24088635
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO753816A NO753816L (no) | 1974-11-15 | 1975-11-14 |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5172973A (no) |
BE (1) | BE835451A (no) |
CA (1) | CA1076994A (no) |
DE (1) | DE2551234A1 (no) |
FI (1) | FI753148A (no) |
FR (1) | FR2291292A1 (no) |
IT (1) | IT1048603B (no) |
NL (1) | NL7513375A (no) |
NO (1) | NO753816L (no) |
SE (1) | SE7512762L (no) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4051009A (en) * | 1975-05-19 | 1977-09-27 | Basf Wyandotte Corporation | Bipolar electrolytic filter press cell frame |
NL7605217A (nl) * | 1975-05-19 | 1976-11-23 | Basf Wyandotte Corp | Celfreem voor een bipolaire elektrolytische fil- terdrukcel. |
GB1595183A (en) * | 1977-03-04 | 1981-08-12 | Ici Ltd | Diaphragm cell |
BE877618A (fr) * | 1978-07-11 | 1980-01-10 | Westinghouse Electric Corp | Compteur d'energie electrique comportant un transducteur d'intensite a inductance mutuelle |
JPS5740303Y2 (no) * | 1979-06-27 | 1982-09-04 | ||
JPH0674513B2 (ja) * | 1985-10-23 | 1994-09-21 | 旭化成工業株式会社 | 複極式電解槽ユニツト |
DE69220526T2 (de) * | 1991-03-18 | 1998-02-05 | Asahi Chemical Ind | Bipolare filterpressenartige Elektrolysezelle |
US6211501B1 (en) * | 1998-03-20 | 2001-04-03 | Fort James Corporation | Thermoformed polypropylene mineral-filled microwaveable containers having food contact compatible olfactory properties and process for their manufacture |
US9133553B2 (en) | 2012-09-13 | 2015-09-15 | Next Hydrogen Corporation | Externally-reinforced water electrolyzer module |
-
1975
- 1975-11-05 IT IT28995/75A patent/IT1048603B/it active
- 1975-11-10 BE BE161762A patent/BE835451A/xx unknown
- 1975-11-10 CA CA239,595A patent/CA1076994A/en not_active Expired
- 1975-11-10 FI FI753148A patent/FI753148A/fi not_active Application Discontinuation
- 1975-11-12 FR FR7534424A patent/FR2291292A1/fr not_active Withdrawn
- 1975-11-13 SE SE7512762A patent/SE7512762L/xx unknown
- 1975-11-14 DE DE19752551234 patent/DE2551234A1/de not_active Withdrawn
- 1975-11-14 NO NO753816A patent/NO753816L/no unknown
- 1975-11-14 JP JP50137126A patent/JPS5172973A/ja active Pending
- 1975-11-15 NL NL7513375A patent/NL7513375A/xx not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2551234A1 (de) | 1976-05-20 |
JPS5172973A (no) | 1976-06-24 |
BE835451A (fr) | 1976-05-10 |
FR2291292A1 (fr) | 1976-06-11 |
IT1048603B (it) | 1980-12-20 |
FI753148A (no) | 1976-05-16 |
CA1076994A (en) | 1980-05-06 |
NL7513375A (nl) | 1976-05-18 |
SE7512762L (sv) | 1976-05-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4107023A (en) | Filter press halate cell | |
JPS62161974A (ja) | 溶液電解装置 | |
FI63261B (fi) | Monopolaer elektrolytisk membrancell | |
US4875988A (en) | Electrolytic cell | |
NO151423B (no) | Monopolar elektrolytisk filterpressecelle | |
CN1519394A (zh) | 电化学系统 | |
CA1145707A (en) | Electrolysis apparatus | |
NO753816L (no) | ||
NO743912L (no) | ||
NO863292L (no) | Monopolar elektrokjemisk celle, celle-enhet og fremgangsmaate ved utfoerelse av elektrolyse i en monopolar celleserie. | |
CN101451245B (zh) | 复极式自然循环离子膜电解单元槽 | |
NO863293L (no) | Monopolar eller bipolar elektrokjemisk terminalenhet med et elektrisk stroemtransmisjonselement. | |
US4310404A (en) | Electrolytic bath vessel elements | |
JPS59100278A (ja) | ナロ−・ギヤツプガス電極型電解槽 | |
CN101054678A (zh) | 一体化串并组合式电解槽 | |
FI73244C (fi) | Elektrolyscell. | |
US11746428B2 (en) | Filter press end assembly and fluid management system for use in unipolar electrochemical devices | |
US4698143A (en) | Structural frame for an electrochemical cell | |
US4666580A (en) | Structural frame for an electrochemical cell | |
NO863296L (no) | Fremgangsmaate ved fremstilling av et enhetlig elektrisk stroemtransmisjonselement for monopolare eller bipolare filterpresse-type elektrokjemiske celle-enheter. | |
US4064031A (en) | Electrolyzer | |
US4340460A (en) | Internal downcomer for electrolytic recirculation | |
EP0668939B1 (en) | Electrolytic cell and electrode therefor | |
FI77270C (fi) | Monopolaer, bipolaer och/eller hybrid membrancell. | |
JP2858747B2 (ja) | 支持構造体上にフイルタプレス型構造体の構成部品を組立てる方法 |