NO800391L

NO800391L - Kloralkalicelle med fast polymerelektrolytt.

Info

Publication number: NO800391L
Application number: NO800391A
Authority: NO
Inventors: Howard Hail Hoekje; William Bruce Darlington; William Worth Carlin; Wilmer Bernard Graybill; Malcolm Korach; Arthur Charles Ellsworth; Carl William Raetzsch Jr; Hugh Cunningham; Donald Wayne Dubois; Harlan Beattie Johnson; Cletus N Welch
Original assignee: Ppg Industries Inc
Priority date: 1979-02-23
Filing date: 1980-02-13
Publication date: 1980-08-25
Also published as: GB2045279B; AU536923B2; IT8067278A0; GB2045279A; IT1128376B; NL8001088A; AU5582580A; DE3006120A1

Abstract

Kloralkalicelle (11) med en fast polymerelekt-rolyttenhet (31).ektrolyttenheten (31) omfatter en permionisk membran (33) med en anodisk klorutviklings-katalysator (37) på den anodiske overflate (35) og en katodisk hydroksylutviklingskatalysator(43) på den katodiske overflate (41).Katodematerialet velges fortrinnsvis blant be-rider av titan, vanadium, niob, tantal, krom og wjolfram og katoden kan være depolarisert med en peroksyforbin-delse, med et redokspar eller med et oksyderende kom-pleks .Anoden er fortrinnsvis partikkelformet og be-står av et hydrofobt materiale som kan være fortynnet med silisium.Katalysatorene (37) og (43) kan være bundet til den permioniske membran (33) ved kjemisk påføring.Flere celler (11, 13) kan være satt sammen til en elektrolysar (1). Bruken av elektrolysøren (1). skjer under høyt trykk for å oppnå flytende klor. '

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en kloralkali-celle med en fast polymerelektrolytt.

Kloralkaliceller med fast polymerelektrolytt har

en kation selektiv,. permionisk membran med en anodisk elektro-. katalysator ilagt i og. på den anodiske overflate av membranen, dvs. i og på anolytten som vender mot overflaten av den pér-mioniske membran, og en katodisk hydroksylutviklingskatalysator, dvs. en katpdisk elektrokatalysator ilagt i og på den katodiske overflate av membranen, dvs. katolytten som vender mot overflaten av den permioniske membranen. I et alternativt eksempel er en katodedepolariserer, også kjent som en HC^-disproporsjoneringskatalysator, tilstede på den katodiske overflate, dvs. katolytten som vender mot overflaten av den permioniske membranen. Denne H02- disproporsjoneringskatalysator tjener til å depolarisere katoden og hindre dannelse av gassformet hydrogen.

Kloralkali bipolare elektrolyserer med. fast polymerelektrolytt, har fortrinn med hensyn til høy produksjon pr. enhetsvolum elektrolyser, høy strømeffektivitet, høy strømtetthet og man unngår gassformede produkter og tilhør-ende ekstrautstyr som nødvendig på grunn av gassformede produkter.

I kloralkaliprosessen med fast polymerelektrolytt, kommer vandig alkalimetallklorid, så som natriumklorid •■.>■_ eller kaliumklorid i kontakt med den anodiske overflate av den faste polymerelektrolytt. Et elektrisk potensial påføres over cellen og klor utvikles ved.den anodiske overflate av den faste polymerelektrolytt.

Alkalimetallion, dvs..natriumion eller kaliumion, transporteres over den faste polymerelektrolytt permioniske membran til den katodiske hydroksylutviklingskatalysator på den motsatte overflate av den permioniske membran.. Alkalimetallionet, dvs. natriumion eller kaliumion, transporteres med sitt hydratiseringsvann, men stort sett uten'. transport av elektrolyttmasse-.

Hydroksylion utvikles på den katodiske hydroksyl-ionutviklingskatalysator og likeledes hydrogen. Et alterna tivt eksempel er .en katodisk depolariseringskatalysator, dvs. en H02~.disproporsjoneringskatalysator tilstede i nærheten av den katodiske overflate av den permioniske membran, og et oksyderende middel tilføres.katolyttkammeret for å hindre at det dannes gassformede, katodiske produkter. Fig. 1 er en bipolar, elektrolysar med fast polymerelektrolytt, hvor delene er.vist fra hverandre. Fig, 2 er en perspektivskisse av en elektrolyttenhet med fast polymer i den bipolare elektrolysar som er vist i fig. 1. Fig. 3 er et snitt av den faste polymerelektrolyttenhet vist i fig. 2. Fig. ^ er et snitt, i større forstørrelse, av den faste polymerelektrolyttflate vist i enheten i fig. 2 og 3-Fig. 5 er en perspektivskisse av en distributør som viser en form for elektrolyttmating og gjenvinning. Fig. 6 er et sidesnitt av distributøren vist i fig. 5.

Fig. 7 er en perspektivskisse av en utførelse

av det bipolare. element vist i fig. 1.

Fig. 8 er et. snitt av det bipolare element vist

i fig. 7-Fig. 9 er en perspektivskisse av en alternativ utførelse av et bipolart element med vannutvekslingsinn-retninger ført gjennom elementet.

Fig. 10 er et snitt av det bipolare element

vist i fig. 9.

Fig. 11 er en perspektivskisse av en alternativ utførelsé av et bipolart element med distributørinnretninger kombinert med det bipolare element. Fig. 12 er et sidesnitt av det bipolare element vist i fig. 11. Fig. 13 er et skjematisk sidesnitt av en eléktro-lyttisk celle med fast polymerelektrolytt. Fig. lH er en skjematisk, fremstilling av en kloralkaliprosess med fast polymerelektrolytt. Klorålkalicellen som. er vist skjematisk i fig. 1*1 'har en fast polymerelektrolytt 31 med en permionisk membran 33 i denne. Den permioniske membran 33 hår en anodisk overflate 35 med en klorkatalysator 37 på denne og den katodiske overflate 4l med en katodisk hydroksylutviklingskatalysator 43 på denne. Man ser også en ytre krafttilførsel forbundet med den anodiske katalysator 37 ved hjelp av fordeleren.57 og forbundet med den katodiske katalysator 43 ved hjelp av fordeleren 55. Saltlake tilføres den anodiske siden av den faste polymerelektrolytt 31, hvor den kommer i kontakt med den anodiske klorutviklingskatalysator 37 på den anodiske overflate 35 av den permioniske membran 31- Klor, som er tilstede som kloridion i oppløsning, danner klorgass ifølge- ligningen: ; Alkalimetallionet, dvs. natriumion eller kaliumion, vist i fig. 14 som natriumion, og dets hydratiseringsvann, passerer gjennom den permioniske membran 33 til den katodiske side 41 av den permioniske membran 33» Vann til-føres katolyttkammeret. både fra utsiden og som hydratiseringsvann som føres gjennom den permioniske membran 31• Den støkiometriske reaksjon ved den katodiske hydroksylutviklingskatalysator er: ; I et alternativt eksempel er en katodedepolariseringskatalysator og et oksyderende middel tilstede for ;å unngå at det dannes gassformet, hydrogen. ;Strukturen for å frembringe denne reaksjonen;er vist generelt i fig. 13, hvor en elektrolyttisk celle er vist med vegger 21 og en permionisk membran 33 mellom disse. Den permioniske membran 33 har en anodisk overflate 35 og en anodisk elektrokatalysator 37 på den anodiske overflate 355og en katodisk overflate 41 med en katodisk elektrokatalysator 43 på denne. I et alternativt eksempel er en katodedepolariseringskatalysator, dvs. , en HC>2 dis- ;proporsjoheringskatalysator (ikke vist) i nærheten av den katodiske overflate 41 av membranen 33 for å unngå at det dannes hydrogengass. ;Innretninger for å føre elektrisk strøm fra veggen 21 til den faste polymerelektrolytt 31 er vist som fordeleren ;57 i anolyttkammeret 39 som fører strøm fra veggen 21 til ;den anodiske klorutviklingskatalysator 37 5 og fordeleren 55 i katolyttkammeret 45 som fører.strøm fra veggen 21 til den katodiske hydroksylutviklingskatalysator 43. ;I en foretrukken utførelse gir fdrdeleréne 55;og 57 også turbulens og blander de respektive elektrolytter. Dette hindrer konsentras j onspolarisering, gassbobleef f ekter., stillstand og dødrom. ;Ved driften av cellen tilføres saltlake til anolyttkammeret 39 gjennom saltlakeinnførsel 8la og brukt saltlake trekkes ut fra anolyttkammeret 39 gjennom saltlake-utløpet 8lb. Anolyttvæskeh kan fjernes som.et skum som inneholder klorgass, eller flytende klor og flytende saltlake kan fjernes sammen. ;Vann tilføres katolyttkammeret 4 5 gjennom vann-tilførselen 101a for å holde alkalimetallhydroksydén flytende og unngå påføring av fast alkalimetallhydroksyd på membranen.33- Dessuten kan oksyderende middel tilføres katolyttkammeret 45 > f.eks. når.en H02disproporsjoneringskatalysator er tilstede, for på denne måte.å.unngå dannelse av hydrogengass og for å kunne trekke bort et totalt flytende kato.deprodukt. ;En spesielt ønskelig cellestruktur er. en bipolar elektrolysør som.benytter en fast polymerelektrolytt. ;Fig. 1 viser en slik bipolar elektrolysør med fast polymer-' elektrolytt, og delene er ført fra hverandre. Elektroly-søren er vist med to elektrolyttiske celler med fåst polymer 11 og 13. Det kan. imidlertid være mange flere slike celler ;i elektrolysøren 1. Begrensningen på antall celler, 11 og 13, i elektrolysøren 1 påføres av likeretter og transfor-matormulighetene og likeledes av mulighetene for "strømlekk- ' asje. Elektrolysører som inneholder opptil .150 eller til ;og med .200 eller flere celler er imidlertid innenfor det som er mulig, dersom man benytter tilgjengelige likeretter og transformatorteknoiogier. ;Individuelle elektrolyttceller 11 inneholder en fast polymerelektrolyttenhet 31 vist som en del av elektroly-søren i fig. 1, individuelt i fig. 2, i delvist snitt i fig. 3 og i større forstørrelse i fig. 4, hvor katalysatorpartiklene 37 og 43 er overdrevet store. Den faste polymerelektro lyttenhet 31 er også vist skjematisk i .fig. 13 og 14. ;Den faste polymerelektrolyttenhet 31 omfatter en permionisk membran 33 med en anodisk klorutviklingskatalysator 37 på den anodiske overflate 35 av den permioniske membran 33 og en katodisk hydroksylutviklingskatalysator 43 ;på den katodiske overflate 41 av den permioniske membran 33. ;Cellegrensene kan, når det dreier.seg om en mellomliggende celle i elektrolysøren 1, være et par bipolare enheter 21 også kalt bipolare bakplater. Når det dreier ;seg om de første og siste celler i elektrolysøren, så som cellene 11 og 13 vist i fig. 1, er en bipolar enhet 21 en grense for den individuelle, elektrolyttiske celle, og. endeplaten 71 er den motsatte grenseflate for den elektrolyttiske celle. Endeplaten 71 har tilførselsinnretninger for saltlakemating 8la, utløp for fjerning av saltlake 8lb, innløp for vanntilførsel 101a og fjerning av hydroksyl ;101b. I tillegg vil.en tilførsel for oksyderende middel,;som ikke er vist, også bli benyttet når katoden er depblari-sért. Endeplaten 71 omfatter også strømforbindelsene 79- ;Når det dreier seg om en monopolar celle, vil endeenhetene være et par endeplater 71 som beskrevet ovenfor. ;Endeplaten 71 og de bipolare enheter 21 gir gasst.ett og elektrolytt-tett integritet for de individuelle celler. I tillegg gir endeplaten 71 og de bipolare enheter 21 elektrisk ledningsevne, og likeledes i de forskjellige utførelser, elektrolytt-tilf ørs.el og gassgj envinning. ;Den bipolare enhet 21, som er vist. i fig. 7;og 8, har en anolyttmotstandsdyktig overflate 23 som vender mot. den anodiske overflate 35 og anodisk. katalysator 37 ;på en av cellene 11. Den anolyttmotstandsdyktige overflate 35 kommer i kontakt med anolyttvæsken og" danner grenseflaten til anolyttkammeret 39 i cellen. Den bipolare enhet 21 har også en katolyttmotstandsdyktig overflate 25 som vender mot den katodiske overflate 4l og katodekatålysatoren 43 i den faste polymerelektrolytt 31 i den neste nabocellen 13 i elek-trolysøren 1. ;Den.anolyttbestandige overflate 23 kan fremstilles av ventilmetall, dvs. metall som danner en syrebestandig oksydfilm, når den utsettes for vandige^sure oppløsninger. Ventilmetall omfatter titan,, tantalium, volfram, vanadium, hafnium og zirkonium og likeledes legeringer av titan, så som titan med yttrium, titan med palladium, titan med molybden og titan med nikkel. Eventuelt.kan den anolyttbestandige overf.l_ate_vaer.e. fremstilt av silisium eller et silicid. ;Den bipolare enhet 21 kan være fremstilt av to plater eller laminater 23 og 25. Overflaten .23 som vender mot anolytten kan være fremstilt av ventilmetall som beskrevet ovenfor. Ifølge en utførelse er imidlertid den overflaten.23 som vender mot anolytten i dén bipolare enhet 21, fremstilt av en legering av ventilmetall som erkarakterisert vedøket motstandsevne ovenfor hydriddannelse og gropkprrosjon. ;En spesielt fremstående.gruppe av slike legeringer er.legeringer av titan og et sjeldent jordartsmetall ;eller metaller. Sjeldne jordartsmetaller som er vurdert, omfatter scandium, yttrium og lantanider. Lantanidene ;er lantanium, cerium, praesodymium, neodymium, prometium, samerium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium,, holm-ium, erbium, tulium, ytterbium og tutetium. Når uttrykket "sjeldne jordartsmetaller" benyttes, skal det omfatte scandium., ytterium og tantanidene. ;Legeringsmidlet som består av et sjeldent jordartsmetall kan. være et eller flere sjeldne jordartsmetaller. F.eks. kan det være scandium eller ytterium eller cerium, .eller lantanium eller lantanium og ytterium eller lantanium og cerium. Vanligvis vil tilsatsmet allet være ytterium. ;Mengden sjeldent jordårtsmetåll som benyttes som legeringsmiddel bør være minst den terskelverdi som er tilstrekkelig for å redusere eller dominere opptak av hydrogen av titan. Dette er vanligvis minst ca. 0,01 vekt-% selv om. mindre mengder har positiv innvirkning. Den maksimale mengde _sjeldent jo.rdartsmeta.il..som bjmyytes__som legeringsmiddel, bør være lav nok til å unngå noen vesentlig dannelse av et tofase-system. Vanligvis er dette mindre enn ca. 2 vekt-% sjeldent jordårtsmetåll for de sjeldne jordartsmetaller yttrium, lan-, tinium, cerium, gadolinium og erbium selv om mengder opp til 4 eller selv 5 vekt-% kan tolereres uten skadelige virkninger, og mindre enn ca. 7 vekt-% sjeldne jordarter for sjeldne jordartsmetailene scandium og europium, selv om mengder opp til 10 vekt-% kan tolereres uten ugunstige virkninger. Vanligvis er mengden sjeldne jordartsmetaller fra ca. 0,01-ca. 1 vekt-%, og fortrinnsvis fra ca.. 0,015-ca. 0,05 vekt-%. ;Titanlegeringer kan også inneholde forskjellige urenheter uten ugunstig virkning. Disse urenheter omfatter jern i mengder som vanligvis ligger over ca. 0,01$ eller selv 0,1$, og ofte så høyt som 1%, vanadium og tantal i mengder opp til ca. 0,1$ eller endog opp til 1%, oksygen i mengder opp til 0,1 vekt-% og karbon i mengder opp til ca. ;0,1 vekt-%. ;Eventuelt kan den overflate 23 i den. bipolare enhet som vender mot anolytten være en isomorfbetafaseleg-ering av titan med molybden eller en isomorflegering av titan med andre overgangsmetaller, så som palladium, nikkel og jern, f.eks. hvor jerninriholdet er mindre enn ca. 0,05 vekt-%. Isomorflegeringer av titan og de ovennevnte overgangsmetaller gir øket motstand ovenfor gropkorrosjon og hydrogenopptak. Mengden overgangsmetall, f.eks. jern, nikkel, palladium eller molybden, bør være tilstrekkelig høy til å øke gropkorrosjonsmotstanden og hydrogenopptaks-motstanden, men lav nok 'til å unngå at det dannes en annen fase. ;Den katolyttbestandige'overflate 25 kan frem-. stilles av et hvilket som helst materiale som er motstandsdyktig ovenfor konsentrerte, etsende oppløsninger som inne-'. holder enten oksygen eller hydrogen eller begge deler. Slike metaller omfatter jern, stål, rustfritt-stål o.l. ;De to deler 23 og 25 i den bipolare enhet 21. kan. være plater av titan og jern, plater av de andre metaller som er gjengitt ovenfor, og det kan i tillegg være en hydrogenbarriere plassert mellom den anodiske overflate 23 og den katodiske overflate 25, for å unngå transport av hydrogen gjennom dén katodiske overflate 25 av en bipolar enhet til den anodiske overflate 23 av den bipolare enhet. ;Hydrogenbarrieren, som er plassert mellom den anodiske overflate 23 og den katodiske overflate 25 av den bipolare enhet 21, er et material som hemmer strømning av hydrogen, f.eks. et material med lav hydrogenoppløselighet . eller permeabilitet. Hydrogenbarrieren kan være ét ikke-ledende material, så som silikater og glass, organiske harpikser og malinger. Eventuelt kan metaller som har egenskaper, som hydrogenbarriere benyttes. Passende resultater kan tilveiebringes med vanadium, krom, mangan, kobolt, nikkel, kopper, zink, niob, molybden, sølv, kadmium, rodium, tantal, volfram, iridium og gull. Best hydrogenbarriere-resultater tilveiebringes når hydrogenbarrierebelegget er molybden, rodium, iridium, sølv, gull, mangan, zink, kadmium, bly, kopper eller volfram. Spesielt foretrukket ;. er kopper.;Hydrogenbarrieren kan være en plate.- Eventuelt kan det være en påført film eller et belegg. En annen, ut-førelse kan hydrogenbarrieren være detonering påført en eller begge delene av den bipolare enhet 21.. ;I en alternativ utførelse vist i.fig. 9 og 10, er varmeveksleledninger 121 ført gjennom den bipolare enhet 21. Disse varmeveksleenhetene 121 fører kjølevæske eller avkjølt gass for å fjerne varme fra elektrolysøren, f.eks. I 2 R generert varme og likeledes reaksj•onsvarmen<.>Dette gjør det mulig å benytte . et lavere trykk når elektrolysøren er under trykk, og når flytende klor er det- ønskede produkt eller når. oksygen tilføres under trykk eller begge deler.. ;Et annet eksempel på en bipolar elektrolysør ;.med fast polymerelektrolytt, vist^i fig.'11 og 12, utføres - ;elektrolyttmatingen og fordelingsfunksjonen ved hjelp av den bipolare enhet 21.. I tillegg til i stedet for fordeleren 21 strekker ledningen 133 seg således fra ledningen 115a til det indre av den bipolare enhet 21, deretter, til et porøst eller åpent element 131 som fordeler elektrolytten. Analogt for den motsatte elektrolytt foregår matingen gjennom røret 143 til en porøs eller åpen overflate 141 på den motsatte overflate av den bipolare enhet. ;De individuelle, elektrolyttiske celler 11 og;13 i den bipolare elektrolysør 1 omfatter også fordelingsinnretninger 51 som kan være plassert mellom endene av cellen, dvs. mellom den bipolare enhet 21 eller endeveggen 71 og den faste polymerelektrolytt 31. Disse fordelingsinnretninger ;er vist i fig. 1.og individuelt i fig. 5 og 6 med ledninger for kato.lyttvæsken 105a og 105b og katolytt-tilførselen Illa og katplyttgjenvinning 111b. ;Sideveggen 53 i fordeleren 51 er vist som en sirkelformet ring. Den gir en elektrolytt-tett og gasstett integritet til elektrolysøren 1 og likeledes til cellene 11 og .13-Pakkingen som kan være etsingsbestandig som . pakkinger 55 eller, bestandig mot sur, klorholdig lake og klor som pakkingen 57, er fortrinnsvis myk, ledende og stort sett ikke-katalyttisk. Dvs. at pakkingen 55 i kato-lyttenheten,' i katolyttkammeret 45'har en høyere hydrogen-utvikling eller hydroksylionutvikling over spenningsfallet enn katodekatalysatoren 43 for å unngå elektrolyttisk utvikling av katodisk produkt på denne. På tilsvarende måte har pakkingen 57 i anolyttkammeret 39 en høyere klor-utvikling over spenningsfallet og høyere oksygenutvikling over spenningsfallet enn den anodiske katalysator 37 for ;å unngå utvikling av klor eller oksygen på denne.. ;Pakkingen 55 og 57 tjener til å føre strøm fra grensen av cellen, så som den bipolare enhet 21 eller endeplaten 71, til den faste polymerelektrolytt 31- Dette gjør det nødvendig med høy elektrisk ledningsevne.' Ledningen utføres samtidig som man unngår produktutvikling • som beskrevet ovenfor. På tilsvarende måte må materialet ha et minimum av kontaktmotstand ved den faste polymerelektrolytt 31 og ved grenseflatene i den individuelle celle 11, dys. endeveggen 71 eller bipolarenhet 21. ;Videre fordeler fordelingspakkingene 55, 57 og diffunderer elektrolytten i anolyttkammeret 39 eller katolyttkammeret 45 for å unngå konsentrasjonspolarisering, oppbygging av stillestående gass og væskelommer, og oppbygging av faste belegg, så som kaliumhydroksyd eller natriumhydroksydbelegg. ;Pakkingen 55, 57 kan være karbon, f.eks. i form av grafitt, karbonfilt, karbonfibre, porøs grafitt, aktivt kull o.l. Eventuelt kan pakkingen være metallfilt, metall-fiber,.metallsvamp, metallnett, grafittnett eller klemmer og fjærer o.l., og slike klemmer eller fjærer støter an mot den faste polymerelektrolytt og den bipolare enhet 21 ;og på den bipolare enhet 21 av endeplaten 71• ;Ifølge en annen utførelse kan strømsamler og strømfordelingsinnretningene 51»som gir. elektrisk kontakt mellom celleveggene 21, 71 og den faste polymerelektrolytt 31, være en plate av fint nett, som støter an mot katalysatoren. 37» 43 og elektrisk og mekanisk' i serier med ende-veggene 21, 71 av cellen 11.. Den elektriske og mekaniske kontakt kan tilveiebringes ved hjelp av første<q>g andre bøyelige metallinnretninger, den første bøyelige metallinnretning ligger an mot katalysatoren 37, 43, dg den andre bøyelige metallinnretning ligger an mot veggen 21, 71 i cellen. De to bøyelige metallinnretninger kan fjernes sammen. Dvs. at de ligger an mot hverandre under trykk eller de kan festes sammen. Eventuelt kan pakkingen 51, 57 ' være pakking som ringer, kuler, sylindre eller lignende, pakket tett for å få høy ledningsevne og lav elektrisk kontaktmotstand. ;I en utførelse kan saltlaketilførselen 87a og saltlåkeutløpet 87-b og likeledes tilførselen av vann og oksyderende middel Illa og gjenvinning av katolyttvæsken 111b, kombineres med fordelerene_ 51»51• I en slik utfør-else strekker tilførselen 87a og Illa seg inn i pakkingene 55 og 57, og utløpet 87b og 111b strekker seg fra pakking- ;ene 55 og 57.;I en alternativ utførelse kan réagenstilførselen og produktgjenvinningen være en mikroporøs fordeler, f.eks. mikroporøse, hydrofile eller mikroporøse, hydrofobe filmer som ligger an mot den faste polymerelektrolytt 31 og under trykk av fordelingsinnretningene 55 og 57. I en utførelse hvor tilførselen er mikroporøse filmer på den faste polymer- . elektrolytt 31,.kan katalysatorpartiklene 37 og 43 være i den mikroporøse film og likeledes på overflaten av den faste polymerelektrolytt 35 og 41. ;Som beskrevet ovenfor, omfatter de individuelle, elektrolyttiské celler 11 og 13 med fast polymerelektrolytt en fåst polymerelektrolytt 31 med en permionisk membran 33 med en anodisk katalysator 37 på.den anodiske overflate 35 av denne, og en katodisk katalysator 43 på den katodiske overflate av denne. Grenseflaten i cellen kan være en bipolar enhet 21 eller en endeplate 71, hvor den elektriske ledning mellom grenseflatene og den faste polymerelektrolytt 31 er fordelingsinnretningene 51. Reagenstilførselen 87a og Illa og produktgjenvinningen 87b og 111b tilveiebringes likeledes. I tillegg må det være innretninger for å opp-rettholde en elektrolytt-tett, gasstett forsegling som pakningen 6l. Mens pakningen 61 bare er vist mellom veggene 71 og bipolare enheter 21, og fordelerene 51, er det underforstått at ytterligere eller alternative pakninger 6l kan være plassert mellom fordeleren 51 og den faste polymerelektrolytt '31. ;Pakninger i kontakt med anolyttkammeret 39 bør, utføres av et hvilket som helst materiale som er motstandsdyktig ovenfor sur, klorholdig saltlake og likeledes ovenfor klor. Slike materialer omfatter ufylt silikongummi ;og likeledes forskjellige motstandsdyktige fluorkarbon-materialer.. ;Pakningene 61 i kontakt med katolyttkammeret 45, kan være fremstilt av et hvilket som helst materiale som er motstandsdyktig ovenfor konsentrert kaustisk soda. '. Et spesielt, tilfredsstillende flytesystem er vist generelt i fig. 1, hvor saltlaken tilføres elektrolysøren 1 gjennom saltlakeledningen 8la i endeenheten 71, f.eks. med et hydrostatisk trykk. Saltlaken føres deretter gjennom ledningen 83a inn i "0"-ringen eller pakningen 61 til og gjennom ledningen 85a i fordeleren 51 på den katodiske side 45 av cellen 11, og deretter til og gjennom ledningen 89a i den ;■faste, polymerenhet 31 til den anodiske fordeler 51 på den anodiske side 35 av den faste polymer 31 av den elektrolyttiske celle 11. Ved fordeleren 51 er det en "T"-åpning og utløp med ledningen 8la som går gjennom fordeleren 51 og utløpet 87a som fører elektrolytten til anolyttkammeret. Strømmen fortsetter deretter fra ledningen 91a i fordeleren 51 til ledningen 93a i den neste "0"-ring eller pakning gjennom iedningen 95a i den bipolare enhet 21 og videre til den neste celle 13, hvor væskestrømmen stort sett er som beskrevet ovenfor. Saltlake fordeles ved hjelp av pakkingen 57 i fordeleren 51 inne i det anolyttiske kammer 39- Fordeling a<y>saltlaken soper, klor fra den anodiske overflate 35 og anodisk katalysator 37 for å unngå klorstagnering. ;Den brukte, saltlake trekkes ut gjennom utløpet 87b i fordeleren 51 til tilbakeføringsledningen 91b f.eks. ved delvis vakuum eller redusert trykk. Tilbakeføringen er gjennom tilbakeføringsledningen 89 i den faste polymer-, elektrolyttenhet 31, ledningen 85b i den katodiske fordeler 51, ledningen 83b i "0"-ringen eller pakningen 6l til ut-løpet 8lb, hvor brukt saltlake gjenvinnes fra elektroly-søren 1. ;Mens saltlaketilførselen er vist med et innløps-system og et utløpssystem, dvs. gjenvinning av brukt, saltlake og klor gjennom de samme utløp, er det underforstått at brukt saltlake og klor kan gjenvinnes separat. Det er også underforstått at avhengig av det indre trykk i anolyttkammeret 39-og temperaturen i. den anolyttiske væske i anolyttkammeret, kan klor enten være en væske eller en gass. ;Vann og oksyderende middel går inn i elektro-lysøren 1 gjennom innløpet 101a i endeenheten 71. Vann og oksyderende middel fortsetter deretter gjennom ledningen 103a i "0"-ringen eller pakningen 6l til ledningen 105a og "T" i den katodiske fordeler 51 på deri katodiske side 45 av cellen 11. "T"-utløpet omfatter ledningen 105 og utløpet Illa. Vann og oksyderende middel føres ved hjelp av utløpet Illa i ringen 53 i fordeleren 51 til den katolyttbestandige pakking 55 inne i det katolyttiské kammer 45 i cellen 11. Cellevæsken, dvs. det vandige alkalimetallhydroksyd, så som natriumhydroksyd eller kaliumhydroksyd, gjenvinnes fra den katodiske overflate 41 av den faste polymerelektrolytt permioniske membran 3.3 ved hjelp av vann som føres inn i cellen 11. Når oksyderende middel er tilstede, kan væsken gjenvinnes gjennom utløpet 111b. Når det'jLkke er noe oksyderende middel, kan gass og væske begge gjenvinnes gjennom 111b, eller i en alternativ utførelse, kan en separat gass-gjenvinningsledning som ikke er vist, benyttes. ;Mens elektrolysøren er vist med felles tilfør-sel for oksyderende middel og vann, og med en felles gjenvinning for gass og væske, kan det være. tre ledninger tilstede, Illa, 111b og en tredje ledning, som ikke er vist,, ;for vanntilførsel og tilførsel av oksyderende middel og gjenvinning av væske. Eventuelt kan det være' tre ledninger Illa, 111b og en tredje ledning, som ikke er vist, for vann-tilførsel, gjenvinning av væske og gjenvinning av gass. ;Dersom man vender tilbake til den generelle strømning i elektrolysøren 1, fortsetter ledningen 105a til ledningen 107a i den faste polymerelektrolyttenhet 31 til ledningen 109a i den anodiske fordeler 51 som fortsetter gjennom ledningen 113a i "0"-ringen eller pakningen 61 ;og deretter til ledningen 115a i den bipolare enhet 21,;hvor den samme.vei gjennom den individuelle celle 13 følges som i celle 11. På tilsvarende måte kan nettet fortsettes i ytterligere celler. ;Gjenvinning av produkt er vist fra fordeleren 51 gjennom utløpet 111b til ledningen 105b og deretter til ;ledningen 103b i. "0"-ringen eller pakningen 61 til utløpet 101b i endeveggen 71• ;Mens strømningen er beskrevet som til og gjennom fordelerene 51, som beskrevet ovenfor, kan også strømningen være gjennom andre baner. F.eks. kunne innløpet og utløpet eller..begge være i den bipoiare enhet 21, og den bipolare enhet ville da være utstyrt med porøse filmer eller utløpsrør fra enheten 21. Eventuelt kan innløpet og utløpet eller begge være del av den faste polymerelektrolyttenhet 31. ;Mens strømningen er beskrevet som parallell til hver individuelle celle 11 og 13, kan det også være en strøm-ning i serie. Når strømning i serie av saltlaken benyttes, kan "T"-én, utløp .87-ledning 91 være en L snarere enn en T. i en utførelse hvor seriestrømning benyttes, vil det være en lavere saltlakeutarming i hver celle, mens delvis utarmet saltlake fra en celle føres til den neste celle for ytterligere utnyttelse. På tilsvarende måte vil, når strømning i serie benyttes for katolyttvæsken, T-en, ledningen.105" utløpet 111 være en L. ;Når strømning i serie benyttes, kan strømningen være medstrøms med høy natrium eller høy kaliumionkonsen-trasjpnsgradienter over den faste polymerelektrolytt 33, eller i mot strøm med lavere natrium eller kaliumionkonseri-trasjo.nsgradienter over de individuelle, faste polymer-, elektrolyttenheter. 31. ;Den bipolare elektrolysør kan enten være plassert horisontalt eller vertikalt, dvs. at den bipolare elektro-lysør. 1 kan ha faste polymerelektrolyttenheter 31 med enten en horisontal membran 33. eller en vertikal membran 33-Fortrinnsvis er membranen 33 horisontal med den anodiske overflate 35 på toppen av den permioniske membran 33 og den katodiske overflate 4l på bunnen av den permioniske membran 33. En horisontal utførelse gir' forskjellige fortrinn. Under lavtrykks drift strømmer klorbobler opp gjennom anolyttkammeret 39- I katolyttkammeret 45 vil en horisontal plassering forhindre oppbygning av konsentrert alkalimetallhydroksyd på bunnoverflaten 41 av den permioniske membran 33, mens bunnoverflaten 41 i den permioniske membran 33 blir fuktet med alkalimetallhydroksyd. Når oksy derende middel er . tilstede, og spesielt et gassformet, oksyderende middel, vil i tillegg den horisontale plassering tillate det oksyderende middel å være i.kontakt med den katodiske overflate 4l av den permioniske membran 33- ;Deri faste polymerelektrolytt 31 inneholder en permionisk membran 33- Den permioniske membran 33 bør være kjemisk motstandsdyktig, kation selektiv, med en anodisk klorutviklingskatalysator 37 på den anodiske overflate 35 og en katodisk hydroksylutviklingskatalysator 43 på den katodiske overflate 41. ;Den permioniske membran 33 av fluorkarbonharpiks som benyttes i den faste polymerelektrolytt 31 erkarakterisert vednærvær av kation selektive ioneutbyttingsgrupper, hvor ioneutbyttingskapasiteten i membranen, konsentrasjonen av ioneutbyttingsgrupper i membranen på basis av vann absorbert i membranen og glassovergangstemperaturen i membran-materialet. ;Fluorkarbonharpiksene som benyttes.har delene: ; hvor X er -F, -Cl, -H, eller - CF^ ; X' er -F, -Cl, -H, -CF3eller CF^ (CF2)m-, hvor m er et.helt tall fra 1-5; og hvor Y er -A, - -A, -P-A, eller -0-(CF2)n (P,Q,R)-A. ;I enheten (P, Q, R) er P - (CF2 )a( CXX' )fe (C.F2 )c , Q er (-CF2-0-CXX<»>)d, R er (-CXX'-0-CF2)■ og (P, Q, R) inneholder en eller flere av P,.Q og R. ;0 er fenylengruppen; n er 0 eller- 1, a, b, c, d og e er hele talJ. fra 0-6. ;De typiske grupper Y har strukturen med syregruppen A, forbundet til et karbonatom som er forbundet ;. til fluoratom. Disse omfatter- ^CF^-^A og sidekjeder som ;enten har forbindelser så som: -0-fCF2^xA, ; hvor x, y og z er henholdsvis 1-10; Z og R er henholdsvis •• -F eller en C1_10.Perfluoralkylgruppe, og A er syregruppen som definert nedenunder. ;Når det dreier seg om kopolymerer med olefinisk og olefinisk syredel som beskrevet ovenfor, er det foretrukket å ha 1-40. mol-%, og fortrinnsvis 3-20 mol-% av oléfin-syre-delenheter for å frembringe en membran méd ioneutbyttings-kapasitet i det ønskede området. ;A er en syregrup.pe valgt fra gruppen som består. av ; ; eller en gruppe som kan omdannes til en av de forannevnte grupper ved hydrolyse eller ved nøytralisering. ;I en spesielt fore.trukken utførelse av oppfinnelsen kan A enten være -C00H eller en funksjonell gruppe som kan. omdannes til -COOH ved hydrolyse eller nøytraliser^ing så som -CN, -COF, -C0C1, -COOR-^-C00M, -CONR^; R-^ er en C1-10alkylgruppe og R2og R^ er enten hydrogen eller C-^ til C1Q alkylgrupper, deriblant perfluoralkyl-grupper eller begge. M er hydrogen eller alkalimetall; når M er alkalimetall, er det fortrinnsvis natrium eller kalium. ;I en utførelse av oppfinnelsen hvor A er ;-C0NR2R-j,. og.hvor R og R er hydrogen, eller en C 1 til C1Qalkylgruppe, deriblant en perfluoralkylgruppe, kan den ;katodiske overflate 41 av den permioniske membran 33 ha ioneutbyttingsgrupper i karboksylsyreform, mens den anodiske overflate av den permioniske. membran har ioneutbyttingsgrupper i amid eller N-substituert amidform. Anvendelsen av amidgrupper eller N-substituerte amidgrupper på den anodiske overflate 35 av den permionske membran 33, tjener til å gjøre den ;katodiske .overflate 35 hydrofob. Dette hindrer klorstagnering på membranen 33. ;Membranen 33 kan omdannes til en amid eller N-substituert amidgruppe under syntesen, eller etter at katalysatoren 37 er påført på denne eller lagt inn i den, f.eks. ved omsetning med ammoniakk eller et amin. ;I en alternativ utførelse kan A enten være ;-SO^H eller en funksjonell gruppe som kan omdannes til;-SO-jH ved hydrolyse eller nøytralisering, eller dannes fra .,-SQ3H så som -SC^M' , (S02-NH) M", -SC^NH-I^-N}^ eller -S02NR2|R5NRljR6; M' er et alkalimetall; M".er H, NH^, et alkalimetall eller j ordalkalimetall; er H, Na eller K; ;R5er en C^-Cg alkylgruppe, (R-L)2NRg eller R1NRg(R2 )zNRg, Rg er H, Na, K eller -S02; og R1er en C2~C6alkylgruppe. ;Membranen som vurderes, har en ioneutbyttings-kapasitet på fra 0,5-2,0 mg ekvivalenter pr. g tørr polymer, og fortrinnsvis fra ca. 0,9-ca. 1,8 mg ekvivalenter • pr. g tørr polymer, og i en spesielt foretrukken utførelse fra ca. 1,1-ca. 1,7.mg ekvivalenter pr. g tørr polymer.' ;Når ioneutbyttingskapasiteten er mindre enn ca. 0,5 mg ekvivalenter pr., g tørr polymer, er strømeffektiviteten lav ved de høye konsentrasjoner av alkalimetallhydr.oksyd som vurderes her,'mens når ioneutbyttingskapåsiteten er større enn ca. 2,0 mg ekvivalenter pr. g tørr polymer, er strømeffektiviteten i'membranen for lav. ;Innholdet av ioneutbyttingsgrupper pr. g absorbert vann er fra c-a. 8 mg ekvivalenter pr,, g .absorbert vann, til ca. 30 mg ekvivalenter; pr. g absorbert vann, og fortrinnsvis fra ca. 10 mg ekvivalenter pr. g.absorbert vann til ca. 28 rag ekvivalenter pr. g absorbert vann, og i en foretrukken utførelse fra ca. 14 mg ekvivalenter pr. ;g absorbert vann til ca. 26 mg ekvivalenter pr. g absorbert vann. Når innholdet av ioneutbyttingsgrupper pr. vektenhet absorbert vann er mindre enn ca. 8 mg ekvivalenter pr. g eller over ca. 30 mg ekvivalenter pr. g, er strømeffektivi-teten for lav. ;Glassovergangstemperaturen er fortrinnsvis minst ca. 20°C under temperaturen i elektrolytten. Når elektrolytt-temperaturen er mellom.95-110°C, er glassovergangstemperaturen i membranmat.erialet av fluorkarbonharpiks under ca. 90°C og i en spesielt foretrukken utførelse under 70°C. Men glassovergangstemperaturen bør være over ca. -8o°C for å tilveiebringe tilfredsstillende strekkfasthet i membran-materialet. Fortrinnsvis er glassovergangstemperaturen ;fra ca. -80°C til ca. 70°C, og i en spesielt foretrukken utførelse fra ca. -80°C til ca. 50°C. ;Når glassovergangstemperaturen i membranen er innenfor ca. 20°C av elektrolytten eller høyere enn temperaturen i elektrolytten, vil motstanden i membranen øke, og permeabilitetselektiviteten i membranen reduseres. ;Ved glassovergangstemperaturen mener man den temperatur under hvilken polymersegmentene ikke er energirike nok enten til å bevege seg forbi hverandre eller i forhold til hverandre ved segmenterte, brownske bevegelser. Dvs. under glassovergangstemperaturen, er den eneste reversible respons i polymeren ovenfor belastning er strekking, mens over glassovergangstemperaturen vil responsen i polymeren ovenfor belastning være en segmentert rearrangering for å kompensere den ytre, påførte belastning. ;De permioniske membranmaterialer av fluorkar-. bonharpiks som er vurdert, har en vannpermeabilitet på mindre enn ca. 100 ml-pr. time pr. m<2>ved 60°C i fire normal natriumk.lorid ved pH 10, og fortrinnsvis mindre enn 10 ml pr. time. pr. m ved 60 C i fire normal natriumklorid ved pH 10. Vannpermeabiliteter høyere enn ca. ;100 ml pr. time pr. m 2, målt som beskrevet ovenfor, kan føre til et urent alkalimetallhydroksydprodukt. ;Den elektriske motstand i den tørre membranen bør være fra ca. 0,5-ca. 10 ohm pr. cm 2, og fortrinnsvis fra ca. 0,5~cai 7 ohm pr. cm . ;Fortrinnsvis har de permioniske membraner av fluorinert harpiks en molekylvekt, dvs. en polymeriseringsgrad, som er tilstrekkelig til å gi en volumetrisk strømningshastighet på ca. 100 ml^ pr. sekund ved en temperatur på fra 150-300°C. ;Tykkelsen av membranen 33 bør være slik at man. får en membran 33 som er sterk nok til å motstå trykkpåkjenn-inger og fremstillingsprosesser f.eks. påføring av katalysatorpartikler, men tilstrekkelig tynn til å unngå høy elektrisk motstand. Fortrinnsvis er membranen fra 10-1000 micron tykk, og i en foretrukken utførelse fra 50-200 micron tykk. ;I tillegg kan indre forsterkning eller økt tykkelse, eller kryssfornetting benyttes, eller eventuelt kan laminering benyttes for å gi en sterk membran. ;I en foretrukken utførelse omfatter den permioniske membran innretninger for å føre anolyttvæske inn i det indre av den permioniske membran. Dette hindrer krystallisering av alkalimetallkloridsalter i den permioniske membran 33- En metode for å oppnå,dette kan omfatte veker som f.eks. strekker seg opp til eller forbi den anodiske katalysator 37. Ifølge en annen utførelse kan innretningene for å føre- anolyttvæske inn i det indre av den permioniske membran,, omfatte hydrofile eller fuktbare'fibre som strekker seg opp til eller forbi anodekatalysatoren 37 eller til og med mikrorør som strekker seg opp, ;til og forbi anodekatalysatoren 37-;Som vurdert her,' trekker innretningene for å føre anolyttvæske inn i det indre av den permioniske membran vann eller anolyttvæske Inn i membranen forbi hydratiseringsvannet som er knyttet til de elektrolyttisk medførte al.kalimetallioner. Dette er for å hindre krystallisering av aljcalimetallklorid, så som natriumklorid eller, kaliumklorid i membranen. ;I en foretrukken utførelse er eléktrokatalysa-torene 37 og 43 og membranen 33 en enhet. Mens dette kan oppnås ved å ha elektrokatalysatorene 37 og 4 3 på for- delerpakkingene 55 og 57 med fordelerene 55 og 57 holdt i et trykkforhold til membranen 33».ei? det foretrukket å tilveie^-bringe en film av elektrokatalysatorene 37 og 43 på den permioniske membran 33. Filmen 37, 43 er vanligvis fra ca. 10-ca. 200 micron tykk, og fortrinnsvis fra ca. 25-ca. 125 micron tykk, og ideelt fra ca. 50-ca. 150 micron tykk. ;Elektrokatalysator-permionisk membranenhet 31 bør ha dimensjonen stabilitet, motstand ovenfor kjemisk og termisk nedbrytning, elektrokatalyttisk aktivitet og fortrinnsvis bør katalysatorpartiklene være fint fordelte og 2 ■■ ■ ■■ porøse med minst ca. 10 m overflate pr. g katalysatorpar-tikkel 43. ;Påføring av katalysatoren 37 og 43 til den permioniske membran 33 kan oppnås ved å presse partiklene 37 og 43 inn i en smeltet, halvsmeltet, flytende, plastisk ;eller termoplastisk permionisk membran 33 under oppvarming. Dvs. membranen oppvarmes over glassovergangstemperaturen, fortrinnsvis over den temperatur hvor membranen 33. kan deformeres ved trykk alene. Ifølge enda en annen utførelse kan partiklene 37 og 4.3 presses inn i den delvis polymeriserte, permioniske membran 33, eller presses inn i en delvis kryssfornettet, permionisk membran 33, og polymeriseringen eller kryssfornettingen bringes videre f.eks.. ;ved å heve eller senke temperaturen, tilsette initiator, tilsette ytterligere'monomer eller bruk av ioniserende stråling eller lignende. ;Ifølge en annen utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, hvor ytterligere polymerisering ut-føres, kan partiklene 37 og 43. føres inn i den delvis polymeriserte, permioniske membran 33- Deretter kan en monomer av hydrofob polymer påføres overflaten, ved f.eks. en initiator, og kopolymeriseres, in situ, med den delvis polymeiserte, permioniske membran 33 for å tilveiebringe en hydrofob overflaté med eksponerte partikler 37 og 43. På denne måte kan katalysatorpartiklene 37 og 43- være tilstede med en hydrofob overflate f.eks. for å beskytte den anodiske overflate 35 fra klor, eller for å beskytte den katodiske overflate.4l fra krystallisering eller utfelling av alkalimetallhydroksyd, eller for å øke depolariseringen som når en katodisk HC^" disproporsjoneringskatalysator er tilstede på den katodiske overflate 41 av den permioniske membran. ;Ifølge en annen utførelse av oppfinnelsen- kan;de permioniske membrandeler være kryssfornettet, f.eks. etter påføring av katalysatorpartikler, for å øke den hydrofobe karakter av membranoverflaten. Kryssfornetningsmidlet som kan omsettes under dannelsen eller etter, at anodemat-erialene er påført på en delvis polymerisert, permionisk membran. Passende kryssfornetnihgsmidler omfatter divinylbenzener, f.eks. perfluorinerte divinylbenzener. Andre passende kryssfornetningsmidlér omfatter perfluorinerte dien.er, som heksafluorbutadien, oktafluorpentadien og deriblant 1, 3 og 1, 4 diener og dekafluorheksadien, deriblant 1,3 og 1,4 og 1,5 diener. Vanligvis er kryssfornetningsmidlet et divinylbenzen eller perfluorinert C4~C5;dien, og spesielt heksafluorbutadien.;Ifølge- en annen utførelse kan anodeelektrokata-lysator 37 være fortynnet med silisium. Dvs. at når anode-, elektrokatalysatoren 37 er en partikkel, kan partiklene være belagt med silisiumpartikler, f.eks. silisiumpartikler belagt med en passende klorutviklingskatalysator. Ytterligere silisiumpartikler, f.eks. belagte silisiumpartikler, silisiumpartikler med silicid og silisiumpartikler med siliconoverflate, kan. være på den anodiske overflate 35 ;av den permioniske membran 33j både for å gi ledning mellom anodepartiklene og som en anodekatalysator. ;Ifølge denne utførelsen tilveiebringes anode-partikler med lav overspenning som omfatter en elektroledende overflate som er elektrolyttbestandig, så som metall-isk platina eller ruteniumoksyd på et elektroledende underlag som delvis eller fullstendig, og fortrinnsvis hovedsakelig, består av silisium i elementær tilstand (til . forskjell fra silicider som kan betraktes som forbindelser av silisium og et annet metall). Når silisium foreligger i elementær tilstand, inneholder det urenheter eller tilsats-stoffer, f.eks. bor, fosfor eller lignende, eller silicider av forskjellige metaller dispergert gjennom silisiumen som kan gi ledningsevne og/elier styrke til silisiumen.. Elementært silisium er vanligvis en kontinuerlig fase, hvor andre midler er oppløst eller dispergert. ;Silisiumpartiklene bør være elektrisk ledende;og bør være minst så elektrisk ledende som grafitt, f.eks. bør silisium ha en masselédningsevne. i overkant av 10 2(ohm-centimeter) 1 og fortrinnsvis 10^ (ohm-centimeter) ^ eller høyere. Stort sett ren silisium, dvs. silisium med en renhet på mer enn 99,995 atom-%, er på det beste en dårlig leder, og kan karakteriseres som en ikke-leder med motstandsevne på bare ca. 1 ohm-centimeter. Det er kjent av ved å tilføre små, endog sporemengder av bor, fosfor eller andre materialer, vil den resulterende silisiumforbindelse være elektrisk ledende. Ifølge oppfinnelsen er det påvist at ;med passende forsiktighet kan man få et silisiumunderlag;i en form som er inert ovenfor anodisk angrep, og slike underlag kan effektivt benyttes for å gi støtte til en ledende overflate. ;Elementært silisium som inneholder opp til 2%,;og endog, opp til 5% bor eller opp. til 2% fosfor og små;mengder andre urenheter, har vist seg å ha den ønskede motstandsevne ovenfor anodiske angrep av vandig natriumklorid. ;Silisiumen•kan også inneholde jern, f.eks. opp;til 40 vekt-% når fosfor og bor er tilstede, idet fosfor og bor har en korrosjonshemmende virkning. ;Silisiumpartiklene kan også inneholde silicider. Spesielt foretrukket er silicider. med en katalyt.tisk virkning eller en ledningsøkende virkning som silicider av gruppene IV, V og ,VI, f. eks. TiSi2, SrSi2, VSi2, NbSi2, ;TaSi2og WSI2og tungmetallsilicidene f.eks. CrSi, Cr^Si^, CrSI,CrSi2og MoSi2 og likeledes koboltsilicidene ;CoSi2. ;Ifølge en annen utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, kan katalysatorene 37 og 4-3 være kjemisk påført, f.eks. ved hjelp av hypofosfitt eller borhydridreduksjon, eller elektropåført på den permioniske membran 33• I tillegg, kan.det være en etterfølgende aktivering av katalysatoren, f.eks. ved samtidig påføring av et utvaskbart material med et mindre utvaskbart material og etterfølgnede aktivering ved utvasking av det mer utvaskbare materialet. ;Ifølge en annen utførelse kan en overflate av katalysator 37 og 43 påføres den permioniske membran ved elektroforese, ved påføring ved hjelp av.laser eller ved fotopåføring. ;Ifølge en annen utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan et katalyttisk belegg 37 og 43 på-føres den permioniske membran 33 under anvendelse av et chelat av et metall som reagerer med. syregruppene av den permioniske membran 33. ;Typisk er katalysatoren 37 og 43 på overflaten av den permioniske membran 33, en katalysator som inneholder edelmetall, så som platinagruppemetall eller en legering ;av platinagruppemetall. og en intermetallisk forbindelse;av et platinagruppemetall eller oksyd, karbid, nitrid,;bor, silicid eller sulfid av et platinagruppemetall.;Slike katalysatorer som inneholder edelmetaller erkarakterisert veden høy overflate og en evne til enten å være bundet til en hydrofob partikkel eller å være nedfelt i en hydrdfobfilm.. I tillegg kan katalysatoren som inneholder edelmetall være et delvis.redusert oksyd, eller sot, så. ;som platinasot eller pålladiumsot eller påført elektrisk eller kjemisk. Katalysatorene 37 og 43 kan også være en intermetallisk forbindelse av andre metaller, deriblant edelmetaller og ikke-édelmetaller. Slike intermetalliske forbindelser omfatter, pyroklorer, delafossiter, spineler, perovskiter, bronser, volframbronser, silicider, nitrider, karbider og borider. ;Spesielt ønskelige, katodiske katalysatorer;• som kan være tilstede på den faste- polymerelektrolytt,. ;permioniske membran 33 omfatter stål, rustfritt stål, kobolt, nikkel, legeringer av nikkel eller ,jern," forbindelser av nikkel, spesielt porøs nikkel med molybden, tantal, volfram, titan, kolumbium og lignende og borid, elektrisk ledende, elektrisk aktive borider, nitrider, silicider og karbider, så som.pla-tinagruppemetallsilicider, nitrider, karbider og bor.ider og titandiborid. ;Andre katodiske katalysatorer 43 som kan være tilstede på den katodiske overflate 41 av den permioniske membran, omfatter.platinagruppemetaller, f.éks. platina, palladium, rutenium, osmium, iridium og rodium, både som et glatt belegg for belegg med høy overflate, f.eks. "sot" med en overflate ;på mer- enn 10 m 2 pr. g.;Som vurdert her, bringes den permioniske membran 33, eller en overflate av denne, f.eks. den anodiske overflate 35 eller den katodiske overflate 4l, i kontakt med et reduserende middel, et kompleksdannende middel, en buffer og ert forbindelse av metallet eller forbindelser av de metaller som skal påføres. Det reduserende middel kan være et borhydridreduserende middel eller et 'hypofosfittréduser-ende middel. Borhydridoppløsningen bør inneholde 1-5 g pr. liter borhydrid, f.eks. natrium eller kaliumborhydrid, og fortrinnsvis 1,5-2,5 g pr. liter borhydrid.. ;Når belegget er på en syntetisk* permionisk membran 3.3, snarere enn på et metallunderlag, er kontakt i rekkefølge spesielt ønskelig. Ved kontakt i rekkefølge bringes membranen 33 først i kontakt med det reduserende middel, og deretter med forbindelserte av metallene som skal påføres.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er gunstig

for overgangsmetaller, og spesielt gunstig for gruppe VII overgangsmetaller. Den er spesielt gunstig for samtidig påføring av to gruppe VIII metaller med forskjellig motstandsevne og for kjemisk utvasking og etterfølgende utvasking av det mindre motstandsdyktige metall.

Borhydridet er fortrinnsvis et alkalimetall-borhydrid, så som natrium eller kaliumborhydrid. Over- gangsmetallet er. tilstede i den annen oppløsning som et opp-løselig salt, f.eks. et citrat, oksalat, glycolat, sulfat eller klorid. Buffere og det kompleksdannende middel kan være syren og alkalimetallsaltet av den samme organiske forbindelse, f.eks. natriumcitrat og sitronsyre, natriumoksalat og oksal-syre og lignende. Eventuelt kan en uorganisk syre, f.eks.

fosforsyre og natriumfosfitt benyttes.

Det .kompleksdannende middel og bufferen tjener til å holde gruppe VIII métallioner i oppløsning, f.eks. ved pH fra 6-8.

I en spesielt foretrukken.utførelse omfatter

den katodiske elektrokatalysator .43 porøs nikkel som inneholder en effektiv mengde, dvs. en overspenningsreduserende eller overspenningsstabiliserende mengde av gruppe IVB, VB, VIB eller VIIB overgangsmetall'. Disse overgangsmetaller omfatter titan, zirconium, hafnium, vanadium, niob, tantal, krom, molybden, volfram, mangan, teknitium og renium. De foretrukne materialer er titan, zirconium, hafnium, vanadium, niob, tantal, molybden og volfram. Spesielt foretrukket er titan, tantal, zirconium og mdlbyden.

Nikkel er vanligvis over ca. 50% og mindre enn ca. 95%, og vanligvis fra ca. 65-ca. 90% nikkel, beregnet som nikkelmetall, basis totalvekt av porøs, aktiv overflate.

Det annet overgangsmetall er tilstede i den porøse, katalyttiske overflate 43 i en hydrogenoverspenn-ingsreduserende mengde. Dette er over ca. 2, 5, fortrinnsvis over ca. 5, men under ca. 50, og vanligvis fra ca.. 10-ca. 35 vekt-%, beregnet som metall, basis total nikkel beregnet som metall og annet overgangsmetall beregnet som metall i. overflaten. Vanligvis er- mengden av det annet overgangsmetall i overflaten høyt nok til å ha en hydrogenoverspenningssenkende virkning,, men lavt nok til å unngå høy overspenning som identifiseres.med porøse overflater som hovedsakelig består av annet overgangsmetall, f.eks. titan, tantal, zirconium eller molybden.

Mens mekanismen for den hydrogenoverspenningssenkende virkning av det annet overgangsmetall ikke.er fullt ut forstått, er det kjent at porøse tråder av f.eks. molybden alene er høye i hydrogenoverspenning, men at lav'hydrogenoverspenning over utstrakte perioder av elektrolysen kan observeres når annet overgangsmetall som beskrevet ovenfor, f.eks. molybden benyttes sammen.med porøs nikkel. Når det dreier seg om molybden, antar man åt..imolybden depolariserer eller katalyserer et trinn av hydrogenutviklingsprosessen. Av denne grunn er den øvre grense'for det annet overgangsmetall under konsentrasjonen, hvor overflaten har hydrogenoverspenningségenskaper av det annet overgangsmetall, d<y>s. under ca. 50% og vanligvis under ca. 35%•

Det annet overgangsmetall selv' kan være tilstede som elementært metall, dvs. elementær molybden, titan, tantal, zirconium eller volfram med en formell valens på 0, som en legering med nikkel eller som en alkalibestandig forbindelse så som et karbid, nitrid, borid, sulfid, fosfid, oksyd eller en annen forbindelse som er uoppløselig i konsentrert alkalimetallhydroksyd. Fortrinnsvis er det annet overgangsmetall tilstede på overflaten 43 med nikkel som det elementære metall eller en legering med nikkel eller et karbid.

En spesielt fremstående katode 43 ifølge oppfinnelsen er en som har en porøs overflate 43 av nikkel og molybden som inneholder ca. 82% nikkel og ca. 18% molybden, hvor basis- er total nikkel og molybden, og som har en porøsitet på ca. 0,7 og en tykkelse på ca. 75-ca. 500 micrometer.

Ifølge en annen utførelse av fremgangsmåten

ifølge oppfinnelsen fremstilles katoden ved å påføre en .

film av nikkel, det annet overgangsmetall og et utvask-

bart materiale på den permioniske membran 33, og deretter vaske, ut det utvaskbare materiale.

Det utvaskbare materiale kan være et hvilket

som helst metall eller forbindelse som kan påføres sammen med nikkel og det annet overgangsmetall eller med nikkelforbindelser og forbindelser av det annet overgangsmetall,

og utvaskes ved hjelp av en sterk syre eller en sterk base uten at man vasker ut vesentlige mengder av nikkel og

det annet overgangsmetall eller forårsaker vesentlig nedbrytning eller forgiftning av nikkel eller det annet overgangs" metall.

Filmen kan påføres på den permioniske membran. 33 ved elektropåføring av nikkel, det annet overgangsmetall og et utvaskbart materiale, eller ved en samtidig påføring av faste partikler, eller ved kjemisk påføring f.eks. ved hypo-fosfittpåføring , eller ved borhydridpåføring av nikkelforbindelser, forbindelser av det annet overgangsmetall og utvaskbare materialer, eller til og med ved påføring og termisk dekomponering av organiske forbindelser av nikkel, det annet, overgangsmetall og. utvaskbare materialer, f.eks. påføring og termisk dekomponering av alkoholater og resinater.

Ifølge en spesielt ønskelig utførelse av frem-, gangsmåten for fremstilling av elektroden ifølge oppfinnelsen, innføres fine partikler f.eks. i størrelsesorden O,5_70 micrometer i diameter, av nikkel, det annet overgangsmetall eller en forbindelse av dette og et utvaskbart materiale i en delvis polymerisert, permionisk membran 33/ hvoretter polymeriseringen avsluttes, med utvasking av de utvaskbare materialer enten før eller etter polymeriseringen. Eventuelt kan partiklene innføres i en oppvarmet, termoplastisk, permionisk membran 33- .

De utvaskbare materialer kan være tilstede i par-_ tikkelen med nikkel eller som adskilte partikler.. Typiske utvaskbare forbindelser omfatter kopper, zink, gallium, aluminium, tinn, silisium eller lignende. Spesielt foretrukket er nikkelpartikler som inneholder ca. 3-ca. 70% nikkel,.hvor resten er aluminium som Raney-legering.

Etter at polymeriseringen av den delvis polymeriserte membran 33 er avsluttet, eller etter avkjøling av den oppvarmede, termoplastiske membran 33, kan partiklene 43 utvaskes f-eks.' i alkali: så som 0,5 normal kaustisk soda eller 1 normal kaustisk soda, får'å fjerne det utvaskbare materialet, f.eks. aluminium, og deretter skylles med vann. Det er selvsagt underforstått at noe av det utvaskbare materialet kan bli igjen i den porøse elektrodeoverflate 43 uten skadelig virkning. Således f.eks. hvor Raney-nikkel-aluminiumlegering og molybden nedføres, i membranen 33, kan overflaten inneholde nikkel, molybden og aluminium etter utvasking. Den resulterende overflate kan f.eks. inneholde amorfnikkel, krystallinsk molybdennikkel-aluminiumlegeringer og spor av aluminiumoksyd.

Ifølge en annen utførelse ifølge oppfinnelsen kan overflaten 43 inneholde bor eller fosfor. Disse materialer, som man antar påføres under borhydrid eller hypofosfittpå-føring, stabiliserer spenningsegenskapene i den katodiske elektrokatalysator 43.

Den katodiske elektrokatalysator .43 som er beskrevet ovenfor, vil, selv om den er nyttig med perfluorinerte ioneutbyttingsmembraner 33 generelt, finne spesiell anvendelse i ioneutbyttingsmembraner 33 som har karboksylsyregrupper som beskrevet ovenfor.

Nikkel.foreligger vanligvis over ca. 50%, og mindre enn ca. 95%., og vanligvis fra ca. 65~ca. 90% nikkel, beregnet som nikkelmetall, hvor basis er totalvekten av den porøse, aktive overflate.

Det annet overgangsmetall er tilstede i den porøse, katalyttiske overflate 43 i en hydrogenpverspenn-ingsreduserende mengde. Dette er over ca. 2,5, og fortrinnsvis over ca. 5%, men under ca. 50%, og vanligvis fra ca.

10-ca. 35 vekt-%, beregnet som metall, hvor basis er total nikkel beregnet som metall og annet overgangsmetall beregnet som metall i. overflaten. Vanligvis er mengden annet overgangsmetall i overflaten stor nok til å ha

en hydrogenoverspenningssenkende virkning, men lav nok til å unngå høy oversperining som identifiseres med porøse overflater som hovedsakelig er annet overgangsmetall,

f.eks. titan, tantal, zirconium eller molybden.

Mens mekanismen for den hydrogenoverspennings- . senkende virkning av det annet overgangsmetall ikke er klart forstått, er det kjent at porøse filmer av f.eks. molybden alene er høye i hydrogenoverspenning, men at en lav hydrogenoverspenning over utstrakte perioder av elektrolyse kan observeres, når et annet overgangsmetall som beskrevet ovenfor, f.eks., molybden, benyttes sammen med pqrøa nikkel. Når det dreier seg om molybden, antar man at molybden vil depolarisere eller katalysere et trinn i hydrogenutviklingsprosessen. Av denne grunn er den øvre grense for det annet overgangsmetall under konsentrasjonen, hvor overflaten har hydrogenoverspenningsegenskaper av det annet overgangsmetall, dvs. under ca. 50% og vanligvis under ca. J>5% •

Det annet overgangsmetall selv kan være tilstede som elementært metall, dvs. som elementær molybden, titan,

■tantal, zirconium eller volfram med en formell valens på

0 eller som en legering med nikkel eller en alkalibestandig forbindelse, så som et karbid, nitrid, borid, sulfid, fosfid, oksyd eller en annen forbindelse som er uoppløselig i konsentrert alkålimetallhydroksyd. Fortrinnsvis er det annet overgangsmetall tilstede i overflaten 43 med nikkel som elementært metall, eller en legering med nikkel eller et karbid.

En spesielt fremtredende katode 43 ifølge opp^finnelsen, er en som har en.porøs overflate 43 av nikkel og molybden, som inneholder ca. 82 vekt-% nikkel og ca.

18 vekt-% molybden, hvor basis er total nikkel og molybden

og som har en porøsitet på ca. 0,7 og en tykkelse på ca. 75-ca. 500 mic.rometer.

Ifølge en annen utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fremstilles katoden ved å påføre en film av nikkel, det annet overgangsmetall og et utvask-

bart materiale, på den permioniske membran 33 og deretter vaske ut det utvaskbare materialet.

Det utvaskbare materialet kan være et hvilket som helst metall eller forbindelse som kan påføres sammen med nikkel og det annet overgangsmetall. eller med nikkelforbindelser og forbindelser av det annet.overgangsmetall,

og utvaskes ved hjelp av en sterk syre eller en sterk base uten å vaske ut vesentlige mengder av nikkel og det annet overgangsmetall og forårsake vesentlig nedbrytning, eller forgiftning av nikkel eller det annet overgangs-

metall.

Filmen kan påføres den permioniske membran 33 ved élektropåføring av nikkel, det annet overgangsmetall, og et utvaskbart materiale eller ved samtidig påføring av faste partikler, eller ved kjemisk påføring f.eks. ved hypofosfitt-. påføring eller ved borhydridpåføring av nikkelforbindelser, forbindelser av det annet overgangsmetall og utvaskbare materialer, eller til og med ved påføring og termisk dekomponering av organiske forbindelser av nikkel, det annet overgangsmetall og utvaskbare materialer, f.eks. påføring og termisk dekomponering av alkoholater eller, resinater.

Ifølge en spesielt foretrukken utførelse av fremgangsmåten for fremstilling av elektroden ifølgé oppfinnelsen, innføres fine partikler f.eks. i størrelsesorden 0,5-70 micrometer i diameter, av nikkel, det annet overgangsmetall eller en forbindelse av dette<p>g et utvaskbart materiale i en delvis polymerisert, permionisk membran 33, hvoretter polymeriseringen avsluttes, med utvasking av de utvaskbare materialer enten før eller.etter polymerisering. Alternative partikler kan nedføres i en oppvarmet, termoplastisk, permionisk membran 33-

De utvaskbare materialer kan være tilstede i partikkelen med nikkel eller som separate partikler.

Typiske utvaskbare.forbindelser omfatter kopper, zink, gallium, aluminium, tinn, silisium og lignende. Spesielt foretrukket er nikkelpartikler som inneholder fra 30-70% nikkel, hvor resten er aluminium som Raney-legering.

Etter avslutting av polymeriseringen av den delvis polymeriserte membran 33, eller avkjøling av den oppvarmede, termoplastiske membran 33, kan partiklene 43 utvaskes f.eks. i alkali, så som 0,5 normal kautisk

.soda. eller 1 normal kaustisk soda, for å fjerne det utvaskbare materialet, f., eks. aluminium, for deretter å skylle med vann. Det er selvsagt underforstått åt noe av det utvaskbare materialet kan bli igjen i den porøse elektrodeoverflate 43 uten ugunstig virkning. Således f.eks. når det dreier seg om Raney-nikkel-aluminiumlegering og

molybden som er Innført i membranen 33, kan overflaten 43 inneholde nikkel, molybden og aluminium etter utvasking-Pen resulterende overflate kan f.eks. inneholde amorfnikkel, krystallinsk molybden, nikkel-aluminiumlegeringer og spor av aluminiumoksyd.

Ved elektrolyse av alkalimetallkloridlake, så som kaliumklorid og natriumkloridlake i en elektrolyttisk celle méd fast polymer, og spesielt en som har en permionisk membran av karboksylsyretypen 33, er renheten i laken av spesiell betydning. Innholdet av overgangsmetaller i laken bør være mindre enn 40 deler pr. million, og fortrinnsvis

mindre enn 20 deler pr. million, for å unngå skade på den

permioniske membran 33- pH i laken bør være lav nok til å unngå utfelling av magnesiumioner. Kalsiuminnholdet bør være mindre, enn 50 deler pr. milliard, og fortrinnsvis mindre enn 20 deler pr. milliard. Laken.bør være vesentlig fri for organiske forbindelser spesielt når klor skal fjernes direkte fra cellen som en væske og benyttes i en ytterligere prosess,, f.eks. en organisk synteseprosess så som fremstilling av vinylklorid uten videre behandling. Lakebehandlingen kan utføres ved forskjellige fremgangsmåter for å få den renhet man ønsker. F.eks. kan fosfat-utfelling benyttes for å fjerne kalsium f.eks. som kalsium-apatitt eller kalsiumfluorapatitt. I tillegg kan ioneutbyttingsharpiks benyttes for å rense laken.

Fortrinnsvis er ioneutbyttingsharpiksén en chelatert ioneutbyttingsharpiks. På denne måte viljnulti-funksjonaliteten fjerne multivalente metallurenheter,

f.eks. jprdalkalimetallioner og overgangsmetallioner.

Vannet som tilføres katolyttkammeret 45 bør være stort sett uten karbondioksyd og karbonater for å forhindre danning og utfelling av karbonat på den permioniske membran 33..Fortrinnsvis er tilførselen deionisert vann..

Oppladningen eller regeneringen av ioneutbytt-ingsharpiksen er kritisk. Regenering ved hjelp av ikke-oksyderende syre bør fjerne nesten alle multivalente kationer. Dette kan oppnås ved f.eks. å benytte 10-2 kolonnevolumer av Q,5-5 normal saltsyre, og fortrinnsvis 10-20 eller flere kolonnevolumer av .2-3 normal saltsyre som regenererings-væske.

Fortynnede mineralsyrer, f.eks. fra 0,1-10 normal, og fortrinnsvis fra ca. 0,5-5 normal, benyttes som regenerer-ende midler. Ikke-oksyderende syrer er foretrukne for å unngå skader på harpiksen. Passende syrer omfatter hydrogene halogenider og spesielt saltsyre.

Styrken av syren bør være sterk nok til å trekke kationer fra harpiksen, dvs. over ca.. 0,1 normal, og fortrinnsvis over 0,5 normal, men lav nok til å unngå dehydrering av membranen, dvs. under ca. 10 normal. På denne måte kan man få en lake. som inneholder mindre enn 20 deler pr. million overgangsmetaller og mindre enn 20 deler pr. milliard jordalkalimetaller.

Ved driften av cellen vil kort oppholdstid i anolyttkammeret 39 for uttapping av laken på fra 10-ca. 15% gjøre det mulig med anvendelse av iake som kjølemiddel og hindrer konsentrasjonspolarisering. Høyere lakeutnyttelse_ f.eks. 30, 40 og selv 50, 60. eller 70% kan benyttes.

Temperaturen i cellen kan være over 9°c, og spesielt når laken : har lav pH for å redusere klorhydratdannelserT. Eventuelt kan temperaturen i cellen holdes under 9°C for å

øke klorhydratdannelsen og tillate gjenvinning av en opp-slemming av lake og klorhydrat.

Celletemperaturen bør være tilstrekkelig lav

til at når flytende klor fjernes fra en celle under trykk, er trykket. som er nødvendig.'f or å holde kloren flytende,

lav nok til å tillate konvensjonelle konsentrasjonsmetoder snarere enn høytrykksmetoder. Trykk-temperaturdata for flytende klor er gjengitt i tabell I.

Når elektrolysøren drives for å gjenvinne flytende klor, bør trykket være høyt nok til å holde kloren flytende. På den måte kan flytende klor og brukt lake gjenvinnes.sammen,

flytende klor fraskilles fra laken, laken avkjøles deretter for å omdanne eventuell klor i denne til klorhydrat som fraskilles fra laken, og laken, forsterkes med hensyn på salt, renses på ny og føres tilbake til cellen, mens klorhydrat som er fraskilt,fra denne oppvarmes for å danne klor.

Trykket i elektrolysøren bør være høyt nok til å tillate at gassformet nitrogen og oksygen blåses av fra cellen og celleutstyr, uten at vesentlige mengder flytende klor fordamper. Når man skal fremstille flytende klor, bør temperaturen i cellen være under 100°C for å holde konsen-trasjonstrykket i elektrolysøren under 42 kg/cm trykk. Fortrinnsvis bør temperaturen i cellen være under 50°C, for

å tillate konsentrasjonstrykk i cellen på under 14 kg/cm . Men ønsket.temperatur og trykk i cellen kan avhenge på slutt-, bruken av flytende klor og det nødvendige damptrykk og temperatur i den flytende klor. Av praktiske grunner er trykket i.cellen mer avhengig av trykket i de omgivende deler og sluttbruken.av klor enn av de strukturelle kompo-nenter i cellen'.

Høyt trykk er vanligvis foretrukket på den katolyttiske side 45 av den individuelle, elektrolyttiske celle 11, hvor den katodiske reaksjonen depolariseres,

idet høyt trykk tjener til å tvinge depolariserende middel inn i katalysatoren 4.3 og disproporsjonere H02 .

Når elektrolysøren 1 brukes ved tilstrekkelig høyt trykk til at det kan dannes flytende klor i anolyttkammeret 37, kan klor og brukt lake fjernes' fra elektroly-søreris væsker. Flytende klor er relativt blandbart ;med lake ved de foreliggende trykk. Av denne-grunn kan flytende klor lett fraskilles fra laken f.eks. ved sentrifug-ering, filtrering eller andre viskositet, overspénnings

eller tetthetsavhengige midler.

Deretter kan utskilt flytende klor lagres eller benyttes som væske uten ytterligere væskedannelse. Flyt-

ende klor utgjør imidlertid 2-5 - mol-% av væskene som håndteres i anolyttkammeret. Selv om størsteparten av kloren vil gjenvinnes og utskilles som en stort sett ren.væske, vil noe opp-løses i laken. Klor i laken, kan gjenvinnes ved avkjøling av laken til 90°C, f.eks. ved avkjøling ved å fordampe.flytende klor, og derved omdanne oppløselig klor i laken til klorhydrat. Klorhydrat, et gult, krystallinsk materiale, kan fraskilles fra den brukte laken og f.eks., oppvarmes slik at klor dannes.

Ved driften av cellen kan fjerning av stillestående klorlommer fra den anodiske overflate ogfjerning av fast krystallisert'eller sterkt konsentrert flytende alkalimetallhydroksyder fra den katodiske overflate. 41 av den permioniske membran 33, utføres under anvendelse av ultra-lydvibrering på den permioniske membran 33 eller ved bruk av pulserende strøm. Når den pulserende strøm benyttes, kan det være pulserende direktespenning, likerettet veksels-strøm eller likerettet halvbølge vekselsstrøm. Spesielt foretrukket er pulsert direktespenning med en frekvens

på fra 10-ca. 40 cykler pr. sekund, og fortrinnsvis fra

ca. 20-ca. 30 cykler pr. sekund.

Den katolyttiske væske som gjenvinnes fra

cellen vil vanligvis inneholde i overkant av 20 vekt-% alkalimetallhydroksyd. Når, som i en foretrukken utførelse, den permioniske membran 33 er en karboksylsyremembran, som beskrevet ovenfor, kan den katolyttiske væske inneholde i overkant av 30-35%, f..eks-. 40 eller til og med 45 eller mér vekt-% alkalimetallhydroksyd.

Strømtettheten i den elektrolyttiske celle med fast polymerelektrolytt 11 kan være høyere enn i en kon-vensjonell, permionisk membran.eller diafragmacelle,

f.eks. på mer enn 0,22 ampere pr. cm 2, og fortrinnsvis på mer enn 0,44 ampere pr. cm . Ifølge en foretrukken utførelse av oppfinnelsen kan elektrolyse utføres med en strømtetthet på 0,88 eller endog 1,32 ampere pr. cm<2>, hvor strømtettheten er definert som total strøm som pass-

erer gjennom cellen dividert med overflatearealet på en side av den permioniske membran 33-

Ifølge en spesielt foretrukken utførelse av freiri-gangsmåten ifølge oppfinnelsen kari katoden depolariseres for å eliminere dannelsen av gassformede, katodiske produkter-Når man driver med en depolarisert katode, tilføres oksyderende middel til katodeoverflaten 41 på den faste polymerelektrolytt 31 samtidig som man skaffer en passende katalysator 43 i kontakt med den katodiske overflate 41.på den faste polymerelektrolytt 31 for å unngå utvikling av gassfdrmet hydrogen. På denne måte kan utviklingen gassformede produkter stort sett unngås når elektrolysøren 1 og den elektro- ■ lyttiske celle 11 holdes på et høyt trykk som beskrevet ovenfor, og man kan likeledes unngå.problemer knyttet ved dette.

I fremgangsmåten for å fremstille alkalimetallhydroksyd og klor ved å elektrolysere en alkalimet.all-kloridlake, så som en vandig oppløsning av natriumklorid eller kaliumklorid, tilføres alkalimetallkloridoppløsningen til cellen, en spenning påføres cellen, klor utvikles ved anoden, alkalimetallhydroksyd produseres i elektrolytten

i kontakt med katoden, og hydrogen kan utvikles, på katoden. Den generelle ånodereaksjonen er:

mens den generelle kåtodereaksjon er:

Mer bestemt kan kåtodereaksjonen gjengis som: hvor monoatomisk hydrogen absorberés på overflaten av katoden. I basiske media desorberes det absorberte hydrogen i en av to alternative prosesser:

Hydrogendesorbsjonstrinnet, dvs. reaksjon 4 eller reaksjon 5>antas å være det trinn.som bestemmer hydrogenoverspenning; Dvs. at det er det hastighetskontroller-ende trinn og aktiveringsenergien tilsvarer den katodiske hydrogenoverspenning. Katodespenningen for hydrogenutvik-lingsreaksjonen 2 er i størrelsesorden 1,5-1,6 volt mot en mettet kalomelelektrode (SCE) på jern i basiske media, hvor hydrogenoverspenningskomponenten er. fra 0,4-0,5 volt.

En fremgangsmåte for å redusere katodespenningen er å tilveiebringe en substitusjonsreaksjon for utviklingen av gassformet hydrogen, dvs. å tilveiebringe en reaksjon hvor et flytende produkt dannes snarere enn gassformet hydrogen. Således kan vann dannes, når et oksyderende middel tilføres katoden. Det oksyderende middel kan være et gassformet oksyderende middel, så som oksygen, luft eller lignende. Eventuelt kan det oksyderende middel være et flytende, oksyderende middel, så som hydrogenperoksyd, et hydroperoksyd, hydrogenperoksyd og en peroksysyre eller lignende.

Når det oksyderende middel er oksygen, f.eks. luft eller gassformet oksygen, antar man at den følgende reaksjon finner sted på katoden:

Denne reaksjonen antas å være.en elektron-overføringsreaksjon: fulgt av en overflatereaksjon:

Man antar at den fremtredende reaksjon på en hydrofob overflate er reaksjon J, mens reaksjon 8 finner sted på overflaten av katalysatorpartiklene 43 dispergert i og gjennom, katodeoverflaten 41 på den faste polymerelektrolytt 33..

Slike katalysatorpartikler omfatter partikler av elektrokata-lysatorer som beskrevet nedenunder. På denne måte elimineres desorbsjonstrinnet med høy hydrogenoverspenning.

Når .det oksyderende middel er en peroksyforbindelse antar man at følgende reaksjon finner sted på katoden:

Man antar at denne reaksjonen er en elektronover-føringsreaksjon fulgt av en overflatereaksjon.

Passende organiske, oksyderende midler er organiske forbindelser som inneholder en reduserbar peroksybinding, C-0-0-. Passende oksyderende midler omfatter organiske peroksyder, organiske hydroperoksyder og organiske persyrer, også benevnt peroksysyrer. En foretrukken gruppe organiske oksyderende midler er organiske hydroperoksyder. Spesielt fremtredende organiske oksyderende midler er organiske hydroperoksyder som gir alkoholer som er oppløselige i vann.

i alle andeler, de hydroperoksyder som gir alkoholer som har begrenset oppløselighet i vann og de hydroperoksyder som har alkoholer som er dårlig oppløselige i vann. F.eks. er spesielt fremtredende hydroperoksyder metylhydroper-oksyd som gir metylalkohol, etylhydroperoksyd som gir etylalkohol, n-propylhydroperoksyd som gir n-propylalkohol, i-propylhydroperoksyd som gir i-propylalkohol og t-butylhydroperoksyd som gir t-butylalkohol. Også nyttige for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er de hydroperoksyder som gir alkoholer med begrenset oppløselighet i vann, så

som n-butylhydroperoksyd som gir n-butylalkohol, sec-butylhydroperoksyd som gir sec-butylalkohol, i-butylhydroperoksyd som gir i-butylalkohol og t-pentylhydroperoksyd som gir t-pentylalkohol. Eventuelt kan disse hydroperoksyder benyttes som gir som katodiske reduksjonsprodukter, dårlig

oppløselige alkoholer, så som n-pentylhydroperoksyd som gir n-pentylalkohol, i-pentylhydroperoksyder som gir i-pentylalkoholer, s-pentylhydroperoksyder som gir s-pentylalkoholer og neopentylhydroperoksyd som gir. ne.opentylalkohol som katodiske reduksjonsprodukter. Også nyttige er kumenhydroperoksyd som gir kumylalkohol og etylbenzenhydroperoksyd som gir metyl-fenylkarbinol.

En annen gruppe hydroperoksyder som er nyttige ved utførelsen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er dihydroperoksyder. Dihydroperoksyder gir glycoler som reak-sjonsprodukt når de tilsettes til det katalyttiske kammer i en elektrolyttisk celle som her er vurdert. De foretrukne dihydroperoksyder er de som er fullstendig blandbare i vann og de som er i hvert fall delvis oppløselige i. vann.

De foretrukne dihydroperoksyder er dihydroperoksyder av<C>^<-C>^q alkyler med dihydroperoksyder av cg"C]_Q alkyler som spesielt foretrukne.. Slike dihydroperoksyder omfatter heksandihydroperoksyd, heptandihydroperoksyd, oktandihydro-peroksyd, nonandihydroperoksyd og dekandihydroperoksyd.

Mens alkoholer, ketoner-, aldehyder og glycoler bénevnes her, kan det hende at de bare dannes som mellom-stoffer og at de omsettes videre så som ved dehydrering til olefiner og etere eller ved omsetning med andre tilsats-stoffer som organiske syrer til estere og alkalimetallsalter av alkoholer.

Når mellomproduktet er en alkohol, kan alkoholen omsettes videre til etere. Alkoholen kan fraskilles fra cellevæsken og videre omsettes for å danne eteren, f.eks.

ved omsetning med et alkylerende middel, f.eks. et alkyl-sulfat. Når det organiske, oksyderende middel, således

er tertiær butylhydroperoksyd, er méllpmstoffet som gjenvinnes fra katolyttkammeret tertiær butylalkohol. Den tertiære butylalkohol kan fjernes fra cellen, fraskilles fra cellevæsken, f.eks. ved destillasjon, og omsettes med f.eks., metylsulfat til metyltertiærbutyleter. Metyltertiærbutyleter kan benyttes som tilsatsstoff til drivstoff til motorkjøretøyer.

Spesielt ønskelige hydroperoksyder er de som gir alkoholer som er oppløselige i vann i alle andeler og som er nyttige i forskjellige industrielle prosesser eller f.eks, t-butylhydroperoksyd som gir t-butylalkohol som katodisk reduksjonsprodukt, hvor t-butylalkohol kan benyttes som et anti-bankemiddel i motorkjøretøyer..

Dialkylperoksyder med formelen R-^OOR^, hvor R^

og R2kan. være -CH^, -C^, ~ cj>^, ~ ci^ E9> ~ CH2CH = CH2

eller et annet dialkylperoksyd som. er oppløselig i vann eller oppløselig i organiske oppløsningsmidler, kan benyttes ifølge fremgangsmåten etter .oppfinnelsen. I tillegg til dialkylperoksyder, kan polyoksyder med formelen Ri0nR2'nvor. n er 3 eller 4 benyttes i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen,

og likeledes cycloperoksyder med formelen R^ 0 - 0. R2-Peroksysyrer som også benevnes persyrer, med formelen R(C03H), hvor R kan være -H, --CH^,. -CHgCl, -CgH ,

-(n-C-jH^), -(i-C^H^), ■-.-n-C^H^^) og andre' persyrer som

er oppløselige i vann eller oppløselige i organiske oppløs-ningsmidler, kan benyttes i oppfinnelsen. Acylperoksyder og andre peroksysyreforløpere kan også benyttes i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. I tillegg kan aryldiperoksy-syrer benyttes i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Selv om fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen be-skrives med hensyn til organiske, oksyderende midler, så

som organiske peroksyder, organiske hydroperoksyder (med

den generelle formel R - 0 - 0 - H) og organiske peroksysyrer (med den generelle formel RCO^H), er det underforstått at forskjellige derivater av organiske, oksyderende midler også kan benyttes. F.eks. kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen benyttes med salter av organiske, oksyderende midler, f.eks. salter av organiske hydroperoksyder (med formelen R - 0 - 0 - M) og salter av organiske peroksysyrer (med formelen RCI-^M), hvor M er en kationisk gruppe valgt fra gruppen som består av alkalimetaller, jordalkalimetaller 'og ammoniumradikalet. Av alkalimetallene litium, natrium,

. kalium, rubidium og cesium, vil vanligvis alkalimetallét.

være natrium eller kalium. Av jprdalkalimetallene beryllium,

magnesium, kalsium, strontium og barium, vil vanligvis jord-alkalimetallet være magnesium eller kalsium. Når den katolyttiske væske er et vandig alkalimetallhydroksyd, MOH, foreligger vanligvis det organiske, oksyderende middel enten i hydrogen-form (f.eks. R - 0 0 - H, R - 0 - 0 - R, RCO^H) eller i

form av alkalimetallsalt (f.eks. R - 0 - 0 M, RCO^M), hvor M er det samme alkalimetall i hydrbksydet og i det organiske, oksyderende middel..

Når man etter fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen benytter organiske peroksy, oksyderende midler, gjenvinnes katodereaksjonsproduktene av det oksyderende middel fra katolyttkammeret 45 sammen med cellevæsken. De katodiske reduksjonsprodukter av det oksyderende middel kan-delvis - eller fullstendig være gasser eller damper, så som metylalkohol, etylalkohol,, n-propylalkohol, i-propylalkohol eller t-butyl-alko.hol. Eventuelt kan produktene Være væsker som gjenvinnes fra cellevæsken, så som metylalkohol, etylalkohol, n-pr.opyl-alkohol, i-propylalkohol, t-butylalkohol, sec-butylalkohol, i-butylalkohol, n-butylalkohol eller t-butylalkohol, n-pen-tylalkohql, i-pentylalkohol eller amylalkohol eller det katodiske produkt kan være emulsjoner eller suspensjoner av overskuddsmengder av dårlig oppløselige alkoholer,.så som sec-butylalkohol, i-butylalkohol, n-butylalkohol, t-butylalkohol, n-pentylalkohol, i-pentylålkohol eller amylalkohol. Når det katodiske reduksjonsprodukt av det oksyderende middel gjenvinnes enten som en gass eller både som en gass og som en væske, så som metylalkohol, etylalkohol, n-propylalkohol, i-propylalkohol eller t-butylalkohol, skilles det katodiske reduksjonsprodukt fra både vanndampen og gass-fasen og gjenvinnes. Eventuelt når det katodiske reduksjonsprodukt av det oksyderende middel gjenvinnes som en væske, enten i oppløsning med vann eller som suspensjon eller emulsjon i vann,., så som metylalkohol, etylalkohol, n-propylalkohol, i-propylalkoh<q>l, n-butylalkohol, i-butylalkohol, sec-butylalkohol, t-butylalkohol, t-pentylalkohol, n-pentylalkohol, i-pentylalkohol, rieo<p>ent<y>lal<k>ohol eller s-pentylalkohol, .kan det katodiske reduksjonsprodukt fraskilles

fra cellevæsken ved i og for seg kjente fremgangsmåter, så

som fraksjonert destillering, ekstraksjon, absorbsjon, stripp-, ing eller fasesepareringsteknikker eller lignende og gjenvinnes

Ifølge en fremgangsmåte etter oppfinnelsen produ-serer tertiær butylalkohol under elektrolysen.av natriumkloridlake. I denne utførelsen tilføres natriumkloridlaken til anolyttkammeret 39 i den. elektrolyttiske celle 11, tertiær butylhydroperoksyd tilføres katolyttkammeret. 45 i cellen, og en elektrisk strøm føres fra anoden 37 i cellen 11 til katoden 43 i cellen 11, hvoretter klor utvikles ved anoden og tertiær butylalkohol og aceton dannes i katolyttkammeret. En vandig., katolyttvæske som inneholder natriumhydroksyd, tertiær butylalkohol, aceton og overskudd av tertiær butylhydroperoksyd, gjenvinnes fra katolyttkammeret 45 av cellen 11.

Deretter gjenvinnes en vandig katolyttcellevæske som inneholder natriumhydroksyd, tertiær butylalkohol, et karbonyl, f.eks. aceton, og overskudd av tertiær butylalkohol, sannsynligvis sammen med natriumsalt, ■ fra cellen 11. Med en tertiær butylhydroperoksydtilførsel og et tertiært butyl-alkbholprodukt kan en azeotrop dannes ved fordampning og etterfølgende gjenvinning og destillering av cellevæsken. Denne azeotrop inneholder 11,76% vann og 88,24% tertiær butylalkohol.

I en utførelse av oppfinnelsen, hvor et overskudd av tertiær butylhydroperoksyd tilføres cellen, gjenvinnes den tertiære butylalkohol som en azeotrop, hydro-peroksydsaltet av natrium, f.eks. Na<+>[ (CH^^COO-], kan

utkrystalliseres av konsentrert., vandig kaustisk sodaoppløs-ning, f.eks. en kaustisk sodaoppløsning som inneholder mer

enn 40 vekt-% kaustisk soda. Dette natriumsaltet av ter-

tiær butylhydroperoksyd kan deretter resirkuleres til katolyttkammeret 4 5 i céllen 11 og 13•

ifølge, en ytterligere fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen kan cellevæsken tilføres den annen celle, f.eks.

13, til katolyttkammeret 45 i denne, for å gi en katolyttvæske som er forøket med hensyn på alkalimetallhydroksyd-innhold og redusert innhold av organisk, oksyderende middel.

Det gjenværende, organiske, oksyderende .middel kan deretter ytterligere reduseres i etterfølgende celle eller celler, /ned . cellevæsken, for å frembringe mer biprodukt, f.eks. mer keton, aldehyd, syre, alkohol eller glycol og en alkalimetallhydrok-sydoppløsning med høy styrke. I denne utførelsen kan serie-strømning av katodevæske, f.eks. gjennom en.bipolar elektroly-sør 1 benyttes.

Ifølge enda .en annen utførelse av fremgangsmåten if.ølge oppfinnelsen, kan det oksyderende middel være et redokspar, f.eks. et reduksjons-oksydasjonspar, hvor det oksyderende middel reduseres inne i cellen og oksyderes deretter utenfor cellen, for å føres tilbake til cellen. Et passende redokspar er en kopperforbindelse som kan tilføres cellen 11 som en kopper . (Ill)-forbindelse, reduseres til en kopper (II)-forbindelse ved katoden 43 og gjenvinnes fra katolyttkammeret 45 som en kopper (Il)-forbindelse. Deretter kan kopper (II)-forbindelsen oksyderes til en kopper (III)-forbindelse utenfor elektrolysøren 1, og til-bakeføres til elektrolysøren. Passende kopperkomplekser omfatter chelaterte kopperpar, så som ftalocyaniner.

Ifølge en annen utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, hvor et redokspar benyttes, kan redoks-paret være et quinon-hydroquinon-redokspar. ■ I dette til-fellet. reduseres quinon elektrolyttisk til hydroquinon ved katoden 43, hydroquinon gjenvinnes fra katolytt<y>æsken 45 og oksyderes til quinon utenfor cellen.

Ifølge en annen utførelse av fremgangsmåten, ifølge oppfinnelsen kan faste oksygenbærestoffer tilføres katolyttkammeret 45 og gjenvinnes delvis befridd for oksygen. Disse omfatter mangan (Il)-komplekser, overgangsmetall ftålocyanintetrasulfonatkompleksér og binuklear kopper (II)-komplekser av 1-fenyl-1,3,5_heksantriorat.

Katodekatalysatorer som er nyttige, ved utførel-. sen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er de som har. egenskaper som H02 disproporsjoneringskatalysatorer, dvs. katalysatorer som er i stand til å katalysere overflate-.reaks j onen ... _. ■ I tillegg, bør katalysatoren enten være i stand til å katalysere elektronoverføringsreaksjonen

eller å bli benyttet sammen med en slik katalysator. Katalysatorene som er vurdert her, bør også være kjemisk motstandsdyktige ovenfor katolyttvæs.ken.

Tilfredsstillende HO^<->disproporsjoneringskatalysatorer omfatter karbon, overgangsmetaller av gruppe VIII, som er jern, kobolt, nikkel, ■ palladium, rutenium, rodium, platina, osmium, iridium og forbindelser av disse.

I tillegg kan andre katalysatorer, så som kopper, bly og oksyder av bly benyttes. Overgangsmetallene kan være tilstede som metaller, som legeringer eller som intermetalliske forbindelser. F.eks. når nikkel benyttes, kan denne dannes med' Mo, Ta- eller Ti. Disse blandinger tjener til å holde en lav katodisk spenning over utstrakte elektrolyse-perioder..

Et hvilket som helst metall fra gruppen III B,

IV B, V B, VI B, VII B, I B', II B. eller III A som omfatter legeringer eller blandinger av disse, hvor metallet eller legeringen■er bestandig ovenfor katolytten, kan benyttes

som katodebelegg 43 eller katalysator.p<å>overflaten av membranen 33.

I tillegg kan faste metalloider, så som ftalocyaniner av gruppe VIII metaller, perovskitter, volframbronser, spineller-, delafossitter og pyroklorer, bl. a., benyttes som katalyttisk overflate 43 på membranen 33.

Spesielt foretrukne katalysatorer er platinagruppemetaller, forbindelser av platinagruppemetaller,

f.eks. oksyder, karbider, silicider, fosfider og nitrider av disse og intermetalliske forbindelser og oksyder av.

disse, så som rutilform Ru02-Ti02med halvlederegenskaper.

Ifølge en annen side ved oppfinnelsen kan katode-elektrokatalysatoren, dvs.-ele.ktronoverf øringskatalysatoren for reaksjonen

være et borid av et overgangsmetall. De overgangsmetaller som gir borider med den ønskede kjemiske bestandighet ovenfor konsentrerte, vandige alkalimetallhydroksyder: og som har en overflate katalyttisk aktivitet for den forannevnte reaksjon, er overgangsmetaller av gruppe IVB, VB og VIB i det periodiske system. Disse metaller er titan, zirconium, hafnium, vanadium, niob, tantal, krom, molybden og volfram. Foretrukne blant overgangsmetallene av gruppe IVB, VB og VIB er de som gir borider med høyere kjemisk motstand, f.eks. titan, vanadium, niob, tantal, krom og volfram. Spesielt-foretrukket er titandiborid, TiB .

2

Ifølge en foretrukken utførelse av oppfinnelsen kan en interkaleringsforbindelse av karbon og fluor benyttes som katodisk katalysator 43.

Ved en interkaleringsforbindelse av karbon og fluor mener man et karbonholdig materiale•som krystalliserer i en grafittstruktur, hvor atomene i lagene er ca. 1,41 angstrøm fra hverandre, mens lagene har en større avstand, f.eks. minst 3,35 angstrøm, og hvor fluoratomer er tilstede mellom lagene. Som vurdert her, kan karbonlagene i inter-kaleringsf orbindelsen være puklet som antatt for karbon-monofluorid med den empiriske formel (CFx), hvor x er mellom 0,68 og 0,995- Eventuelt kan karbonlagene i inter-kaleringsf orbindelsen være stort sett plane, som antatt for tetrakarbonmon.ofluorid med den empiriske formel (CFx), hvor x er mellom 0-, 25 og 0,30. Man tenker her også på forskjellige mellomliggende og ikke-støkiometriske forbindelser.

interkaleringsforbindelser av karbon og fluor benevnes også fluorinerte grafitter og grafittfluorider.

De karakteriseres ved et infrarødt spektrum med absorbsjons-bånd ved 1220 centimeter"1.

Karbon-fluorinterkaleringsforbindelseskatalysator 43 kan være tilført en H02~ disproporsjoneringskatalysator.

Når et gassformet, oksyderende middel, som luft eller oksygen, benyttes, er den del av katalysatoren som skal . benyttes for elektronpverføring hydrofil, mens- den del som skal benyttes for overflatereaksjonen kan være hydrofil eller hydrofob, og fortrinnsvis hydrofob. Katalysatoren for overflatereaksjonen er hydrofob eller innført inn eller båret av den hydrofobe film. Den hydrofobe film kan være et porøst, hydrofobt materiale, så som grafitt eller en film av en f luor.karbonpolymer på katalysatoren. Katalysatoren for overflatereaksjonen, som beskrevet ovenfor, og katalysatoren for elektronoverføringen bør være nær hverandre. De kan være blandet eller de kan være forskjellige overflater på den samme partikkel. F.eks. kan en spesielt gunstig katalysator tilveiebringes ved hjelp av en mikroporøs film på den permioniske membranoverflate 41, hvor katalysatoren 43 bæres av en hydrofob, mikroporøs film.

Ifølge en annen utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, hvor man benytter en depolarisert katode, kan elektroden være utsondringselektroder, dvs. elektroden som utsondrer oksyderende middel. Når man benytter utsondringselektroder, fordeles det oksyderende middel gjennom fordeleren 51 til de katalyttiske partikler 43 og-unngår på denne måten kontakt med katolyttvæsken i katolyttkammeret 45. Eventuelt kan det oksyderende middel tilveiebringes ved hjelp av andre fordelingsinn-.retninger, som ligger an. mot den katodiske overflate 41

av den permioniske membran 33 eller mot dé katolyttiske partikler 43.

Tilførselen av oksyderende middel kan være gassformig, deriblant overskudd av luft eller oksygen. Når overskudd av luft eller oksygen benyttes, tjener overskudd av luft eller oksygen som varmeutvekslingsmedium

for å holde temperaturen lav nok til at damptrykket av

flytende klor holdes lavt. Eventuelt kan man benytte flere oksyderende midler, så som luft og oksygen eller luft og en peroksyforbindelse eller oksygen og en peroksyforbindelse eller luft eller oksygen og et redokspar. Når luft og oksygen benyttes som oksyderende middel, må det stort sett være fritt for karbondioksyd for å unngå karbonatdannelse på katoden.

Anvendelse av en horisontal celle er spesielt fordelaktig når man benytter katodedepolarisering. Spesielt tilfredsstillende er arrangementet, hvor anodeoverflaten 35

på den permioniske membran 33 og den anodiske katalysator 37 er på toppen av den permioniske membran 33 og den katodiske overflate 4l og katodekatalysator 43 er på bunnen

av den permioniske membran 33. Dette hindrer at H02disproporsjoneringskatalysatoren oversvømmes med alkalimetallhydroksyd, samtidig som man får en tynn film av alkalimetallhydroksyd på membranoverflaten 41 i nærheten av,katodeoverflaten og øker kontakten mellom katalysatoren 43. og det oksyderende middel.

Selv om fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er blitt beskrevet under henvisning til spesifikke, utførelser og eksempler, er oppfinnelsens ramme bare begrenset av de vedheftede krav.

Claims

1. Elektrolyttisk celle med fast polymerelektrolytt med en permionisk membran med en katode som ligger an mot den katodiske overflate av denne, karakterisert v e d at katoden omfatter et borid av et overgangsmetall,

2. Elektrolyttisk celle ifølge krav 1, karakterisert ved at boridet velges fra gruppen som består av borider av titan, vanadium, niob, tantal, krom. og volfram....

3. Elektrolyttisk celle ifølge krav 2, karakterisert ved at titanboridet er TiB^ .

4. Fremgangsmåte for elektrolyse hvor man tilfører vandig alkalimetallklorid til en elektrolyttisk celle med et anolyttkammer som er skilt fra et katolyttkammer ved hjelp av en. fast polymerelektrolytt, hvor nevnte faste polymerelektrolytt omfatter en permionisk membran med en anodisk elektrokatalysator på den anodiske. første overflate av denne og en katodisk katalysator på den katodiske annen overflate av denne og påfører et elektrisk potensial over den faste polymerelektrolytt og fjerner klor fra anolyttkammeret og alkalimetallhydroksyd fra katolyttkammeret, karakterisert v 'e d .. at man opprettholder dét hydrostatiske trykk i anolyttkammeret over damptrykket av utviklet klor' for derved å gjenvinne flytende klor fra anolyttkammeret.

5. Fremgangsmåte for elektrolyse hvor man tilfører vandig alkalimetallkloridlake til en elektrolyttisk celle med et anolyttkammer skilt fra et katolyttkammer ved hjelp av en fast' polymerelektrolytt, hvor nevnte faste polymerelektrolytt omfatter en permionisk membran av en fluorinert, polymerisk karboksylsyre med en anodisk elektrokatalysator på den anodiske overflate av denne og en katodisk elektrokatalysator .på den katodiske overflate av denne og påfører et elektrisk potensial over den.faste polymerelektrolytt og fjerner klor fra anolyttkammer og alkalimetallhydroksyd fra katolyttkammeret, karakterisert ved - at deri.faste-polymerelektrolytt stort sett er plassert horisontalt med den anodiske elektrokatalysator på toppoverflaten av denne og den katodiske elektrokatalysatoren på bunnoverflaten av denne for å føre utviklet klor bort fra den faste polymerelektrolytt og tilveiebringe en tynn film av alkalimetallhydroksyd på den faste polymerelektrolytt .

6. Fremgangsmåte for elektrolyse hvor man tilfører en vandig alkalimetallkloridlake til en elektrolyttisk celle med et anolyttkammer skilt fra et katolyttkammer ved hjelp av en fast polymerelektrolytt, hvor. nevnte faste polymerelektrolytt .har en anodisk elektrokatalysator som vender inn mot det anolyttiske kammer og en katodisk elektrokatalysator, hydrogenoksydasjonskatalysator som vender inn mot det katolyttiske kammer, tilfører et oksyderende middel til nevnte katolyttkammer, påfører et elektrisk potensial over nevnte polymerelektrolytt og fører bort klor fra anolyttkammeret . og alkalimetallhydroksyd- fra katolyttkammeret, karakterisert , ved. at den faste polymerelektrolytt stort sett er plassert horisontalt med den anodiske elektrokatalysator på toppoverflaten og den katodiske elektrokatalysator på bunnoverf laten slik at man opprettholder, en film av alkalisk metallhydroksyd på bunnoverflaten av den faste polymerelektrolytt og tilveiebringér oksyderende middel ved den faste polymerelektrolyttoverflate for å. unngå overstrømning av den- katodiske katalysator.

7. Elektrolyttisk celle med en fast polymerelektrolytt. med en anodisk elektrokatalysator på en anodisk første overflate av denne og en katodisk elektrokatalysator på den motsatte, katodiske annen overflate av denne og innretninger for å føre oksyderende middel til den kato diske annen'overflate av den faste polymerelektrolytt, og en H02 ~ disproporsjoneringskatalysator i kontakt med katodiske annen overflate av den nevnte, polymeriske elektrolytt, karakterisert ved at H02 disproporsjoneringskatalysatoren omfatter et porøst, elektrole.dende underlag med en porøs, hydrofob overflate på denne, hvor H02~ disproporsjoneringskatalysatoren er blandet med den katodiske elektrokatalysator.

8. Elektrolyttisk celle ifølge krav 7, k a r a k r terisert ved at H02 disproporsjoneringskatalysatoren omfatter et.porøst karbonunderlag med én porøs fluor-karbonoverflate.

9» Fremgangsmåte for elektrolyse hvor man tilfører vandig alkalimetallkloridlake. til.en elektrolyttisk celle med et anolyttkammer skilt fra et katolyttkammer ved hjelp av en fast polymerelektrolytt, hvor nevnte faste polymerelektrolytt består av en fluorinert kationutbyttingsmembran med karboksylsyregrupper som ioneutbyttingsgrupper, en anodisk elektrokatalysator på den anodiske overflate av denne og en katodisk elektrokatalysator på den katodiske overflate av denne, påfører et elektrisk potensial over nevnte polymerelektrolytt og fører bort klor fra anolyttkammeret og alkalimetallhydroksyd fra katolyttkammeret, karakterisert ved at mån fører bort flytende klor og brukt lake fra cellen og skiller flytende klor fra den brukte laken.

10. Fremgangsmåte ifølgé krav 9, karakterisert ved at man gjenvinner klor fra den brukté . lake. .

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at man avkjøler den brukte lake for å danne klorhydrat og skiller klorhydrat fra laken.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at man avkjøler den brukte lake til under 9°C for å danne klorhydrat.

13. Elektrolyttisk celle med en fast polymerelektrolytt som består av en permionisk membran, en anodisk elektrokatalysator som vender mot en anodisk første overflate, av den permioniske membran og en katodisk katalysator på en katodisk annen overflate av den permioniske membran, karakterisert ved at nevnte katodiske' elektrokatalysator omfatter, et første overgangsmetall fra gruppe VIII.

14. Elektrolyttisk celle ifølge .krav 13, karakterisert ved at. nevnte katodiske elektrokatalysator har en overflate på minst 10 m 2/g.

15.. Elektrolyttisk celle ifølge krav 13, k a r a k terisert ved at nevnte katodiske elektrokata-" lysator videre omfatter et anhet overgangsmetall valgt fra gruppen som består av titan, zirconium, hafnium, vanadium, niob, tantal, molybden og volfram.

16. Elektrolyttisk celle ifølge krav 15, karakterisert ved at det annet overgangsmetall er molybden.