NO832090L - Electrode assembly for electrolytic cells and methods of manufacture thereof - Google Patents
Electrode assembly for electrolytic cells and methods of manufacture thereofInfo
- Publication number
- NO832090L NO832090L NO832090A NO832090A NO832090L NO 832090 L NO832090 L NO 832090L NO 832090 A NO832090 A NO 832090A NO 832090 A NO832090 A NO 832090A NO 832090 L NO832090 L NO 832090L
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- cathode
- foam
- cell
- electrode
- separator
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 13
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 99
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 71
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 37
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 33
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 32
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 23
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 19
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 19
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 claims description 12
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 12
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 11
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 10
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 claims description 9
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 5
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 4
- 239000002984 plastic foam Substances 0.000 claims description 4
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 claims description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 2
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 claims 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 2
- VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N Nickel(2+) Chemical compound [Ni+2] VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 claims 1
- 239000012799 electrically-conductive coating Substances 0.000 claims 1
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 claims 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 150
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 35
- 239000000463 material Substances 0.000 description 23
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 18
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 17
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 13
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 12
- -1 alkali metal halide salt Chemical class 0.000 description 11
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 8
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 8
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 6
- PIBWKRNGBLPSSY-UHFFFAOYSA-L palladium(II) chloride Chemical compound Cl[Pd]Cl PIBWKRNGBLPSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 6
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L sodium carbonate Substances [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 5
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 5
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 5
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 4
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 4
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 4
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000003518 caustics Chemical class 0.000 description 3
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 3
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 3
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 3
- LAIZPRYFQUWUBN-UHFFFAOYSA-L nickel chloride hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Cl-].[Cl-].[Ni+2] LAIZPRYFQUWUBN-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- TXUICONDJPYNPY-UHFFFAOYSA-N (1,10,13-trimethyl-3-oxo-4,5,6,7,8,9,11,12,14,15,16,17-dodecahydrocyclopenta[a]phenanthren-17-yl) heptanoate Chemical compound C1CC2CC(=O)C=C(C)C2(C)C2C1C1CCC(OC(=O)CCCCCC)C1(C)CC2 TXUICONDJPYNPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910021626 Tin(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 229910001508 alkali metal halide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001119 stannous chloride Substances 0.000 description 2
- 235000011150 stannous chloride Nutrition 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- OBTWBSRJZRCYQV-UHFFFAOYSA-N sulfuryl difluoride Chemical group FS(F)(=O)=O OBTWBSRJZRCYQV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 description 2
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 2
- OERNJTNJEZOPIA-UHFFFAOYSA-N zirconium nitrate Chemical compound [Zr+4].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O OERNJTNJEZOPIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 1,1-Difluoroethene Chemical compound FC(F)=C BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SYNPRNNJJLRHTI-UHFFFAOYSA-N 2-(hydroxymethyl)butane-1,4-diol Chemical compound OCCC(CO)CO SYNPRNNJJLRHTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KWSLGOVYXMQPPX-UHFFFAOYSA-N 5-[3-(trifluoromethyl)phenyl]-2h-tetrazole Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=CC(C2=NNN=N2)=C1 KWSLGOVYXMQPPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005569 Iron sulphate Substances 0.000 description 1
- 240000007930 Oxalis acetosella Species 0.000 description 1
- 235000008098 Oxalis acetosella Nutrition 0.000 description 1
- 229910002666 PdCl2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CWDHECJYKJINMO-UHFFFAOYSA-K S(N)([O-])(=O)=O.[Ru+3].S(N)([O-])(=O)=O.S(N)([O-])(=O)=O Chemical compound S(N)([O-])(=O)=O.[Ru+3].S(N)([O-])(=O)=O.S(N)([O-])(=O)=O CWDHECJYKJINMO-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000002801 charged material Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical group [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GFHNAMRJFCEERV-UHFFFAOYSA-L cobalt chloride hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Cl-].[Cl-].[Co+2] GFHNAMRJFCEERV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- XUCNUKMRBVNAPB-UHFFFAOYSA-N fluoroethene Chemical compound FC=C XUCNUKMRBVNAPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 150000002366 halogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N hexafluoropropylene Chemical group FC(F)=C(F)C(F)(F)F HCDGVLDPFQMKDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000004356 hydroxy functional group Chemical group O* 0.000 description 1
- 229910000358 iron sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- LNOPIUAQISRISI-UHFFFAOYSA-N n'-hydroxy-2-propan-2-ylsulfonylethanimidamide Chemical compound CC(C)S(=O)(=O)CC(N)=NO LNOPIUAQISRISI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RRIWRJBSCGCBID-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O RRIWRJBSCGCBID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229940116202 nickel sulfate hexahydrate Drugs 0.000 description 1
- QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N nickel zinc Chemical compound [Ni].[Zn] QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UJVRJBAUJYZFIX-UHFFFAOYSA-N nitric acid;oxozirconium Chemical compound [Zr]=O.O[N+]([O-])=O.O[N+]([O-])=O UJVRJBAUJYZFIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- KAAKGYAODWPWMI-UHFFFAOYSA-N oct-7-ene-1-sulfonyl fluoride Chemical compound FS(=O)(=O)CCCCCCC=C KAAKGYAODWPWMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBEQXAKJSGXAIQ-UHFFFAOYSA-N oxopalladium Chemical compound [Pd]=O HBEQXAKJSGXAIQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003445 palladium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001379 sodium hypophosphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 description 1
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003673 urethanes Chemical class 0.000 description 1
- ORGHESHFQPYLAO-UHFFFAOYSA-N vinyl radical Chemical compound C=[CH] ORGHESHFQPYLAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/34—Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis
- C25B1/46—Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis in diaphragm cells
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
- C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Description
Oppfinnelsens områdeField of the invention
Oppfinnelsen angår elektrolyseceller, og mer spesielt celler, som produserer et alkalisk katodeprodukt, The invention relates to electrolytic cells, and more particularly cells, which produce an alkaline cathode product,
f.eks. celler for produksjon av kloralkali. Oppfinnelsen angår mer spesielt forbedrede katoder og katodemontasjer for anvendelse i kjemiske celler, og fremgangsmåter for fremstilling av disse forbedrede katoder og montasjer. e.g. cells for the production of chloralkali. The invention relates more particularly to improved cathodes and cathode assemblies for use in chemical cells, and methods for producing these improved cathodes and assemblies.
Oppfinnelsens bakgrunnThe background of the invention
Elektrolyseceller for produksjon av kjemiske reak-sjonsprodukter er utstrakt anvendt. Et område hvor disse celler har funnet spesielt utstrakt anvendelse, er ved produksjon av halogener og kaustiske forbindelser fra salter av halogen. I slike Celler blir halogenet i alminnelighet ut-viklet på anoden, mens den kaustiske forbindelse blir utvik-let nær katoden. Electrolysis cells for the production of chemical reaction products are widely used. One area where these cells have found particularly extensive use is in the production of halogens and caustic compounds from salts of halogen. In such cells, the halogen is generally evolved on the anode, while the caustic compound is evolved near the cathode.
Betydelige anstrengelser er nylig blitt rettet mot utvikling av forbedrede anodekonstruksjoner som gjør det mulig mer effektivt å drive den elektrokjemiske celle. Disse anstrengelser har båret frukter ved utviklingen av slike for-bedringer som dimensjonsstabile anoder som selges under handelsbetegnelsen DSA . Anodeforbedringer har lettet oppnåelsen av forbedret økonomi ved drift av kloralkaliceller. Considerable effort has recently been directed toward the development of improved anode designs that enable more efficient operation of the electrochemical cell. These efforts have borne fruit in the development of such improvements as dimensionally stable anodes sold under the trade name DSA. Anode improvements have facilitated the achievement of improved economics in the operation of chlor-alkali cells.
I celler hvor en separator, som et diafragma, skiller de celledefinerende anode- og katodeavdelinger fra hverandre, er betraktelige anstrengelser blitt viet utviklingen av forbedrede separatorer. Separatorer som for eksempel er basert på.perfluorcarbonkopolymerer og har påhengte funksjonelle kationbyttegrupper, er blitt fastslått under visse cellearbeidsbetingelser å by på muligheten for å oppnå betydelige økonomiske fordeler ved drift av en celle. In cells where a separator, such as a diaphragm, separates the cell-defining anode and cathode compartments, considerable effort has been devoted to the development of improved separators. Separators which are based, for example, on perfluorocarbon copolymers and have pendant functional cation exchange groups, have been determined under certain cell operating conditions to offer the possibility of obtaining significant economic advantages in the operation of a cell.
En gjenværende utilstrekkelighet ved drift av elektrokjemiske celler er forbundet med dårlig kraftutbytte som har sin opprinnelse i den avstand sam i de fleste vanlige celler foreligger mellom separatoren og anoden og katoden som anvendes i cellen. En rekke grunner kan foreligge for å opprettholde denne avstand. En vanlig grunn gjelder for eksempel vanskeligheter med frigjøring av gassbobler dersom en elektrode er presset inn i en forholdsvis myk separator, som en separator av diafragmatypen. A remaining inadequacy in the operation of electrochemical cells is associated with poor power yield, which originates in the distance between the separator and the anode and cathode used in the cell, as in most ordinary cells. There can be a number of reasons for maintaining this distance. A common reason concerns, for example, difficulties in releasing gas bubbles if an electrode is pressed into a relatively soft separator, such as a diaphragm-type separator.
Avstanden mellom anoden og katoden i den elektrokjemiske celle gjør det nødvendig at den elektriske strøm følger en bane gjennom celleelektrolytten eller -elektrolyt-tene hvor motstanden mot elektrisk strøm kan være forholdsvis høy. Jo større avstanden mellom anoden og katoden er, desto høyere må i alminnelighet den spenning være som påføres cellen for at den ønskede elektrokjemiske reaksjon skal finne sted. Dette krav til øket spenning fører til øket elektrisk kraftforbruk ved drift av cellen og dermed til høyere omkost-ninger ved drift av cellen. The distance between the anode and the cathode in the electrochemical cell makes it necessary for the electric current to follow a path through the cell electrolyte or electrolytes where the resistance to electric current can be relatively high. The greater the distance between the anode and the cathode, the higher the voltage applied to the cell must generally be for the desired electrochemical reaction to take place. This requirement for increased voltage leads to increased electrical power consumption when operating the cell and thus to higher costs when operating the cell.
En rekke forslag foreliager som er rettet mot reduksjon av anode-katodeavstanden i en celle og derved reduksjon av kraftforbruket ved drift av cellen. En redusert anode-katodeavstand er blitt foreslått for celler som er separert ved hjelp av et hydraulisk gjennomtrengelig diafragma og en hydraulisk ugjennomtrengelig membran. There are a number of proposals aimed at reducing the anode-cathode distance in a cell and thereby reducing the power consumption when operating the cell. A reduced anode-cathode distance has been proposed for cells separated by a hydraulically permeable diaphragm and a hydraulically impermeable membrane.
I diafragmaceller er for eksempel avstanden mellom anode og katode blitt redusert inntil én eller begge elektroder kommer i kontakt med diafragmaet. En rekke diafrag-maer er laget av materialer som gjør at diafragmaet sveller under cellebetingelsene. Elektroder som anvendes i slike celler, er ofte laget av en vireduk eller maskeduk. Svelling av diafragmaet i kontakt med en slik elektrode kan forårsake delvis tilstopning av åpninger i elektroden og føre til dårlig frigjøring av gassbobler som dannes nær elektroden, og til begrenset strømning av elektrolytt fra anodeavdeling til katodeavdeling via diafragmaet. En uheldig virkning av dette kan være en overspenning på elektroden som i det minste delvis opphever effektforbruksgevinster som er blitt oppnådd ved hjelp av redusert anode-katodeavstand. In diaphragm cells, for example, the distance between anode and cathode has been reduced until one or both electrodes come into contact with the diaphragm. A number of diaphragms are made of materials that cause the diaphragm to swell under cell conditions. Electrodes used in such cells are often made of a wire cloth or mesh cloth. Swelling of the diaphragm in contact with such an electrode can cause partial clogging of openings in the electrode and lead to poor release of gas bubbles formed near the electrode, and to limited flow of electrolyte from the anode compartment to the cathode compartment via the diaphragm. An unfortunate effect of this can be an overvoltage on the electrode which at least partially cancels power consumption gains that have been achieved by means of a reduced anode-cathode distance.
I membranceller er membranen som i alminnelighet består av et kationbyttemateriale, normalt ganske tynn av størrelsesordenen noen hundredels millimeter. Dessuten oppviser slike membraner ofte en vesentlig dimensjonsstabi-litet hvilket gjør det mulig å erstatte elektroder nær mem-branene uten vesentlig risiko for at ekspansjon av membranen skal tilstoppe åpninger i elektroden. Når imidlertid maskedukelektroder eller tråddukelektroder anbringes nær en membran slik at elektrodene vil befinne seg innen en avstand av noen få hundredels millimeter fra hverandre, vil elektriske strømlinjer mellom de enkelte elektrodeelementer ikke alltid omfatte alt membranmateriale som skiller anoden og katoden fra hverandre, og dette vil føre til lite effektiv utnyttelse av membranen og til en tilsvarende økning i spen-ningsfallet som kan tilskrives en elektrolyttstrøm gjennom membranen som er mindre enn optimal. In membrane cells, the membrane, which generally consists of a cation exchange material, is normally quite thin, on the order of a few hundredths of a millimetre. Moreover, such membranes often exhibit significant dimensional stability, which makes it possible to replace electrodes near the membranes without significant risk of expansion of the membrane plugging openings in the electrode. However, when mesh electrodes or wire cloth electrodes are placed close to a membrane so that the electrodes will be within a distance of a few hundredths of a millimeter from each other, electrical current lines between the individual electrode elements will not always include all the membrane material that separates the anode and cathode from each other, and this will lead to to inefficient utilization of the membrane and to a corresponding increase in the voltage drop which can be attributed to an electrolyte flow through the membrane that is less than optimal.
Når dessuten en elektrode av gitter- eller maske-typen kommer i kontakt med en membran, er gassbobler tilbøye-lige til å agglomerere i åpninger i gitteret, og disse gassbobler kan ofte føre til en overspenning på elektroden. Furthermore, when an electrode of the grid or mesh type comes into contact with a membrane, gas bubbles tend to agglomerate in openings in the grid, and these gas bubbles can often lead to an overvoltage on the electrode.
Ifølge et forslag for å oppnå en tettere anode-katbdeavstand, som beskrevet f.eks. i US patentskrifter 4 253 924, 4 253 922 og 4 250 013, anvendes et porøst, kan-skje ledende, sekundært elektrodemateriale for å fylle spesielt cellens katodeavdelinger og for å presse en primærelektrode inn i kontakt med en cellemembran. En grenseflate mellom primærelektroden og det porøse sekundære elektrodemateriale kan i vesentlig grad bidra^til elektrodemots,tand mellom disse to og i det minste delvis oppheve de fordeler som ellers er oppnåelige på grunn av det store elektrodeover-flateareal som potensielt frembys av de sekundære elektrode-materialer. According to a proposal to achieve a closer anode-cathode distance, as described e.g. in US Patents 4,253,924, 4,253,922 and 4,250,013, a porous, possibly conductive, secondary electrode material is used to fill in particular the cathode compartments of the cell and to press a primary electrode into contact with a cell membrane. An interface between the primary electrode and the porous secondary electrode material can significantly contribute to the electrode resistance between these two and at least partially negate the advantages otherwise obtainable due to the large electrode surface area potentially offered by the secondary electrodes. materials.
En cellekonstruksjon hvor en primær skum- eller nettverkselektrode befinner seg i kontakt med en celle-delingsinnretning, byr på muligheter for forbedret økonomi ved drift av elektrolysecellen. A cell construction where a primary foam or network electrode is in contact with a cell dividing device offers opportunities for improved economy when operating the electrolysis cell.
Beskrivelse av oppfinnelsenDescription of the invention
Oppfinnelsen angår en elektrodemontasje for anvendelse i elektrokjemiske celler, hvor en separator deler cellen i anode- og katodeavdelinger. Et porøst nettverk, i alminnelighet i form av et skumlignende materiale med åpne porer, fyller i det vesentlige hele elektrodeavdelingen og befinner seg i sterkt fysikalsk kontakt med separatoren. En strømsamler er intermeta11isk bundet til elektroden slik at spenningstap som er forbundet med overføringen av elektrisk strøm mellom elektroden og strømsamleren, blir neglisjerbare. En elektrolyttfordelingsanordning anvendes for å innføre elektrolytt i og fjerne elektrolytt fra elektroden. The invention relates to an electrode assembly for use in electrochemical cells, where a separator divides the cell into anode and cathode compartments. A porous network, generally in the form of a foam-like material with open pores, fills essentially the entire electrode compartment and is in strong physical contact with the separator. A current collector is intermetallically bonded to the electrode so that voltage losses associated with the transfer of electric current between the electrode and the current collector become negligible. An electrolyte distribution device is used to introduce electrolyte into and remove electrolyte from the electrode.
Elektrodemontasjen ifølge oppfinnelsen fremstilles ved i det vesentlige fullstendig å fylle en elektrodeavde-ling i en celle med det porøse elektrodemateriale som generelt er av skumtypen, slik at skum vil komme i sterkt fysikalsk kontakt med separatoren. Skummet som er gjort ledende, avsettes ved slike metoder hvor et elektrodemetall belegges på skummet under dannelse av en nettverkselektrode. En strømtilførselsinnretning er anordnet for å stå i elektrisk kontakt med skummet og er intermetallisk bundet til skumelektroden i sterkt elektrisk kontakt med skum- eller nettverks-elektroden. The electrode assembly according to the invention is produced by essentially completely filling an electrode compartment in a cell with the porous electrode material which is generally of the foam type, so that the foam will come into strong physical contact with the separator. The foam which has been made conductive is deposited by such methods where an electrode metal is coated on the foam to form a network electrode. A current supply device is arranged to be in electrical contact with the foam and is intermetallically bonded to the foam electrode in strong electrical contact with the foam or network electrode.
Disse nettverkselektroder, i alminnelighet katoder, kan gjøres ledende ved hjelp av vanlige metoder, som impregnering med carbon eller elektrolysefri plettering. Elektroavsetning kan utføres ved hjelp av vanlige metoder. Disse metoder kan utføres in situ i elektrolysecellen eller eks-ternt i forhold til cellen. These network electrodes, generally cathodes, can be made conductive using common methods, such as impregnation with carbon or electroless plating. Electrodeposition can be carried out using common methods. These methods can be carried out in situ in the electrolysis cell or externally in relation to the cell.
En fordel ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for fremstilling av elektrodemontasjer er at trinnene kan utføres i varierende rekkefølge. Dette innebærer at skummet først kan skjæres til den riktige størrelse, først gjøres ledende eller gjøres ledende og elektropletteres før det skjæres. Denne fleksibilitet muliggjør et omfattende valg ved fremstilling av celler for en rekke sluttanvendelser. An advantage of the method according to the invention for producing electrode assemblies is that the steps can be carried out in varying order. This means that the foam can first be cut to the right size, first made conductive or made conductive and electroplated before being cut. This flexibility enables a wide choice in the manufacture of cells for a variety of end applications.
Når en porøs skum- eller nettverkselektrode befinner seg i kontakt med separatoren, behøver bare separatorens tykkelse å danne avstand mellom anoden og katoden i cellen, hvorved det spenningskrav som er forbundet med passeringen av den elektriske strøm gjennom celleelektrolytten, blir redusert. Tvungen sirkulasjon av elektrolytt gjennom den porøse elektrode kan lette undertrykkelsen av akkumuleringen av bobler nær overflaten av separatoren som befinner seg i kontakt med elektroden, og den kan virke slik at den reduse-rer konsentrasjonsgradienter i elektrodeavdelingen, spesielt nær separatoren. Da konsentrasjonsgradienter og bobledannelse begge kan bidra til overspenninger, kan en reduksjon av disse senke de spenninger som er nødvendige for drive en elektrokjemisk celle hvori elektrodemohtasjen ifølge oppfinnelsen anvendes. When a porous foam or network electrode is in contact with the separator, only the thickness of the separator needs to form a distance between the anode and the cathode in the cell, whereby the voltage requirement associated with the passage of the electric current through the cell electrolyte is reduced. Forced circulation of electrolyte through the porous electrode can facilitate the suppression of the accumulation of bubbles near the surface of the separator in contact with the electrode, and it can act to reduce concentration gradients in the electrode compartment, especially near the separator. As concentration gradients and bubble formation can both contribute to overvoltages, a reduction of these can lower the voltages necessary to operate an electrochemical cell in which the electrode assembly according to the invention is used.
De ovennevnte og andre særtrekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den nedenstående detaljerte beskrivelse av oppfinnelsen i forbindelse med den ledsagende tegning. The above-mentioned and other special features and advantages of the present invention will be apparent from the detailed description of the invention below in connection with the accompanying drawing.
Beskrivelse av tegningenDescription of the drawing
På tegningen er vist et tverrsnitt gjennom en elektrokjemisk celle som inneholder en katodemontasje ifølge oppfinnelsen. The drawing shows a cross-section through an electrochemical cell containing a cathode assembly according to the invention.
Beste utførelsesform av oppfinnelsenBest embodiment of the invention
På tegningen er en elektrokjemisk celle 10 vist i tverrsnitt, ifølge den beste utførelsesform en kloralkalicelle. Cellen omfatter et hus 12, en anodemontasje 14, en separator 16 og en katodemontasje 18. In the drawing, an electrochemical cell 10 is shown in cross-section, according to the best embodiment a chloralkali cell. The cell comprises a housing 12, an anode assembly 14, a separator 16 and a cathode assembly 18.
Huset 12 kan være laget av et hvilket som helst egnet eller vanlig materiale som er forholdsvis kjemisk inert overfor innholdet i cellen. Dersom den elektrokjemiske celle skal anvendes for produksjon av klor og kaustiske produkter fra en oppløsning av et alkalimetallhalogensalt, hvilket representerer den beste utførelsesform av oppfinnelsen, kan huset være laget av en plast, som polypropylen. I alminnelighet er et cellelokk (ikke vist) anbragt over den øvre del av cellen når denne drives. The housing 12 can be made of any suitable or common material which is relatively chemically inert to the contents of the cell. If the electrochemical cell is to be used for the production of chlorine and caustic products from a solution of an alkali metal halide salt, which represents the best embodiment of the invention, the housing can be made of a plastic, such as polypropylene. In general, a cell lid (not shown) is placed over the upper part of the cell when it is operated.
Cellen er delt i anode 22- og katode 24-avdelinger ved.hjelp av separatoren 16. Denne separator kan være hydraulisk porøs, som et diafragma, eller hydraulisk ugjennomtrengelig, som en kationbyttemembran. Dersom separatoren er av diafragmatypen, kan diafragmaet være fremstilt ved hjelp av en hvilken som helst av en rekke velkjente metoder for fremstilling av en hydraulisk gjennomtrengelig separator. Slike diafragmaseparatorer omfatter i alminnelighet asbest-fibre dersom de er blitt laget for anvendelse i en kloralkalicelle. The cell is divided into anode 22 and cathode 24 compartments by means of the separator 16. This separator can be hydraulically porous, like a diaphragm, or hydraulically impermeable, like a cation exchange membrane. If the separator is of the diaphragm type, the diaphragm may be produced using any of a number of well-known methods for producing a hydraulically permeable separator. Such diaphragm separators generally include asbestos fibers if they have been made for use in a chloralkali cell.
Dersom cellen er delt av en membran, vil membranenIf the cell is divided by a membrane, the membrane will
i alminnelighet skille avdelingene 22, 24 fra hverandre påin general separate the departments 22, 24 from each other on
en slik måte at fri bevegelse av fluidum mellom avdelingene such a way that free movement of fluid between the departments
er utelukket. Det er nødvendig at denne membran overfører elektrisk strøm mellom avdelingene, og slike membraner er derfor i alminnelighet i stand til å overføre et spesielt ion eller ladede materialer mellom avdelingene. Dersom elek-trolyttinnholdet i den elektrokjemiske celle omfatter aggressive forbindelser, er det ønskelig at membranen er laget av en forbindelse som er i det vesentlige motstandsdyktig overfor aggressivt angrep av elektrolytten i avdelingene. is excluded. It is necessary for this membrane to transfer electrical current between the compartments, and such membranes are therefore generally able to transfer a particular ion or charged materials between the compartments. If the electrolyte content in the electrochemical cell comprises aggressive compounds, it is desirable that the membrane is made of a compound which is essentially resistant to aggressive attack by the electrolyte in the compartments.
For en kloralkalicelle ifølge denne beste utførel-sesform kan membranen være laget av et egnet eller vanlig materiale som er motstandsdyktig overfor aggressive materialer i elektrolytter i hver avdeling 22, 24. Et sterkt foretrukket materiale er en perfluorert kopolymer med påhengte funksjonelle kationbyttegrupper. Disse perfluorcarboner er en kopolymer av minst to monomerer, idet én monomer består av vinylfluorid, hexafluorpropylen, vinylidenfluorid, tri-fluorethylen, klortrifluorethylen, perfluoralkylvinylether, tetrafluorethylen eller blandinger derav. For a chloralkali cell according to this best embodiment, the membrane can be made of a suitable or common material which is resistant to aggressive materials in electrolytes in each compartment 22, 24. A highly preferred material is a perfluorinated copolymer with pendant functional cation exchange groups. These perfluorocarbons are a copolymer of at least two monomers, one monomer consisting of vinyl fluoride, hexafluoropropylene, vinylidene fluoride, trifluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, perfluoroalkyl vinyl ether, tetrafluoroethylene or mixtures thereof.
Den annen monomer er ofte valgt fra en gruppe av monomerer som i alminnelighet inneholder en påhengt SC^F-gruppe eller sulfonylfluoridgruppe. Eksempler på slike andre monomerer kan generelt representeres ved hjelp av formelen CF2=CFR-^S02F. R-^i den generelle formel er et bifunksjonelt, perfluorert radikal som i alminnelighet omfatter 1-8 car-bonatomer, men som av og til kan være så mange som 25. En begrensning hva gjelder den generelle formel er et generelt krav om at minst ett fluoratom skal være tilstede på carbon-atornet som er et naboatom i forhold til -SC^F-gruppen, spesielt dersom den funksjonelle gruppe er i -(-SC^NHjmQ-formen. I denne form kan Q være hydrogen eller et alkali-eller jordalkalimetallkation, og m er valensen for Q. i den generelle formel kan ha en hvilken som helst egnet eller vanlig struktur, men det har vist seg foretrukket at vinyl-radikalkomonomeren står i forbindelse med R^-gruppen via en etherbinding. The second monomer is often selected from a group of monomers which generally contain a pendant SC₂F group or sulfonyl fluoride group. Examples of such other monomers can generally be represented by the formula CF2=CFR-^SO2F. R-^ in the general formula is a bifunctional, perfluorinated radical which generally comprises 1-8 carbon atoms, but which can occasionally be as many as 25. A limitation regarding the general formula is a general requirement that at least one fluorine atom must be present on the carbon atom which is a neighboring atom in relation to the -SC^F group, especially if the functional group is in the -(-SC^NHjmQ form. In this form, Q can be hydrogen or an alkali or alkaline earth metal cation, and m is the valency of Q. in the general formula may have any suitable or conventional structure, but it has been found preferred that the vinyl radical comonomer is linked to the R₂ group via an ether bond.
Slike perfluorcarboner er generelt tilgjengeligeSuch perfluorocarbons are generally available
i handelen, som f.eks. under varemerket NAFION^ Perfluor-carbonkopolymerer som inneholder perfluor-(3,6-dioxa-4-methyl- in trade, such as under the trademark NAFION^ Perfluorocarbon copolymers containing perfluoro-(3,6-dioxa-4-methyl-
7-octensulfonylfluorid)-komonoraer, har vist seg å være spesielt anvendbare for Cl2~celler. Dersom natriumkloridsalt-oppløsning anvendes for fremstilling av kloralkaliprodukter fra en elektrokjemisk celle, har det vist seg fordelaktig å anvende membraner hvorav den hovedsakelige masse utgjøres av en perfluorcarbonkopolymer med påhengte funksjonelle grupper som er avledet fra sulfonylfluorid, og et forholdsvis tynt lag av perfluorcarbonkopolymer med carbonylfluorid-avledede funksjonelle grupper nær én membranoverflate. 7-octenesulfonylfluoride) comonoras, have been shown to be particularly useful for Cl2~ cells. If sodium chloride salt solution is used for the production of chloralkali products from an electrochemical cell, it has proven advantageous to use membranes whose main mass consists of a perfluorocarbon copolymer with suspended functional groups derived from sulfonyl fluoride, and a relatively thin layer of perfluorocarbon copolymer with carbonyl fluoride derived functional groups near one membrane surface.
Anodeavdelingen 22 omfatter en anode 26 og en ano-disk strømtilførselsanordning 28. Strømtilførselsanordningen 28 står i forbindelse med en elektrisk strømtilførsel (ikke vist). En elektrolytt 30 fyller generelt tomrom i anodeavdelingen. Denne elektrolytt 30 eller anolytt utgjøres i alminnelighet av en oppløsning av et alkalimetallhalogensalt fremstilt i overensstemmelse med velkjente metoder. Sammen-setningen av disse"saltoppløsninger er velkjent i industrien. The anode compartment 22 comprises an anode 26 and an anodic power supply device 28. The power supply device 28 is connected to an electrical power supply (not shown). An electrolyte 30 generally fills voids in the anode compartment. This electrolyte 30 or anolyte is generally constituted by a solution of an alkali metal halide salt prepared in accordance with well-known methods. The composition of these "salt solutions" is well known in the industry.
Anoden 26 er laget av et egnet eller vanlig materiale som på egnet måte er motstandsdyktig overfor anolytten og halogenforbindelser som dannes i elektrolysecellen. Titan med et påført belegg av ett eller flere metall eller metall-oxyder, som rutheniumoxyd, blir typisk anvendt. DSA -anoder er velegnede for anvendelse i en celle av den type som er vist ifølge denne beste utførelsesform. The anode 26 is made of a suitable or ordinary material which is suitably resistant to the anolyte and halogen compounds which are formed in the electrolysis cell. Titanium with an applied coating of one or more metals or metal oxides, such as ruthenium oxide, is typically used. DSA anodes are suitable for use in a cell of the type shown in this preferred embodiment.
Anoden 26 kan være anbragt umiddelbart nær separatoren eller i avstand fra denne. Ifølge en like foretrukken alternativ utførelsesform av denne foretrukne utførelsesform er en katalysator, som rutheniumoxyd, festet direkte til separatoren, dvs. en membran, i kontakt med en gitter- eller maskelignende strømoppsamler. The anode 26 can be placed immediately close to the separator or at a distance from it. According to an equally preferred alternative embodiment of this preferred embodiment, a catalyst, such as ruthenium oxide, is attached directly to the separator, i.e. a membrane, in contact with a grid or mesh-like current collector.
Katodeavdelingen 24 omfatter en katodemontasje 34. Den omfatter en skumlignende nettverkskatode 36, en katode-strømtilførselsanordning 38 og et innløp 40 og utløp 42 for elektrolytt. Katodeavdelingen er generelt fylt med en elektrolytt 4 2 eller katolytt som omfatter et hydroxyd av alkali-metallet for halogenidsaltet som danner saltoppløsningen. Denne katolytt fyller også den del av katodeavdelingen som ikke er okkupert av katoden 36. The cathode compartment 24 comprises a cathode assembly 34. It comprises a foam-like network cathode 36, a cathode current supply device 38 and an inlet 40 and outlet 42 for electrolyte. The cathode compartment is generally filled with an electrolyte 4 2 or catholyte comprising a hydroxide of the alkali metal for the halide salt which forms the salt solution. This catholyte also fills the part of the cathode compartment that is not occupied by the cathode 36.
Katoden er av nettverkstypen med åpne porer. Selv om porene kan ha en hvilken som helst egnet eller vanlig stør-relse, er porer med en størrelse mellom 0,5 og 10 ym foretrukne, idet porer med en størrelse mellom 1 og 5 ym er sterkt foretrukne. Med åpne porer er ment at katoden er i det vsentlige hydraulisk gjennomtrengelig over dens oppbygning. The cathode is of the network type with open pores. Although the pores may be of any suitable or customary size, pores with a size between 0.5 and 10 µm are preferred, with pores having a size between 1 and 5 µm being strongly preferred. By open pores is meant that the cathode is essentially hydraulically permeable over its structure.
Katoden 36 omfatter et substrat som er dannet avThe cathode 36 comprises a substrate which is formed from
et harpikslignende materiale eller plastmateriale, som ure-taner, polyestere, olefinpolymerer, som polypropylen eller polyethylen, eller andre egnede eller vanlige materialer. Substratet anvendes i form av et skum som ikke behøver å være et stivt skum. a resin-like material or plastic material, such as urethanes, polyesters, olefin polymers, such as polypropylene or polyethylene, or other suitable or common materials. The substrate is used in the form of a foam which does not need to be a rigid foam.
Substratet er i det minste delvis innkapslet i ett eller flere belegg av minst ett ledende katodemetall. Disse belegg kan påføres substratet på en hvilken som helst egnet eller vanlig måte, f.eks. ved elektroavsetning. For elektroavsetning er det i alminnelighet nødvendig at det harpikslignende substrat eller plastskumsubstrat er elektrisk ledende. Skumsubstratet kan i alminnelighet gjøres ledende ved hjelp The substrate is at least partially encapsulated in one or more coatings of at least one conductive cathode metal. These coatings can be applied to the substrate in any suitable or conventional manner, e.g. by electrodeposition. For electrodeposition, it is generally necessary that the resin-like substrate or plastic foam substrate is electrically conductive. The foam substrate can generally be made conductive by using
av egnede eller vanlige velkjente metoder, som elektrolysefri plettering eller ved impregnering med et ledende materiale, som carbon. by suitable or common well-known methods, such as electrolysis-free plating or by impregnation with a conductive material, such as carbon.
Påføringen av beleggmetallet gjør at skumnettverket blir elektrisk ledende og derved egnet for anvendelse som katode. Selv om en rekke katodemetaller er kjent, er nikkel og/eller kobber foretrukket for den beste utførelsesform av en kloralkalicelle i henhold til den foreliggende beskrivelse. Spesielt nikkel synes å virke slik at det understøtter den elektrokjemiske reaksjon på katoden. Metallbelegget på substratet behøver bare å ha en tilstrekkelig tykkelse og en tilstrekkelig kontinuitet til at det vil by på en neglisjerbar motstand overfor elektrisk strøm gjennom katoden til et punkt for oppsamling av elektrisk strøm. The application of the coating metal makes the foam network electrically conductive and thereby suitable for use as a cathode. Although a variety of cathode metals are known, nickel and/or copper are preferred for the best embodiment of a chloralkali cell according to the present disclosure. Nickel in particular seems to act in such a way that it supports the electrochemical reaction at the cathode. The metal coating on the substrate need only have a sufficient thickness and a sufficient continuity that it will offer a negligible resistance to electric current through the cathode to a point of collection of electric current.
Nettverkskatoden holdes i katodeavdelingen 24 generelt i kontakt med separatoren. Da skumnettverket blir forholdsvis stivt når metallbelegget påføres, foretrekkes det ofte at skummet har en slik størrelse at det kan mottas i The network cathode is held in the cathode compartment 24 generally in contact with the separator. As the foam network becomes relatively rigid when the metal coating is applied, it is often preferred that the foam has such a size that it can be received in
katodeavdelingen før metallbelegget påføres.the cathode compartment before the metal coating is applied.
Nettverkskatoden virker som primærelektrode i cellen. Elektrisk strøm tilføres den primære nettverkskatode via katodestrømtilførselsinnretningen 38. Det foretrekkes sterkt at den elektriske motstand som skyldes enhver elektrisk forbindelse mellom nettverkskatoden og strømtilførselsinnret-ningen 38, er neglisjerbar. Denne lave elektriske motstand oppnås fortrinnsvis ved at forbindelsen gjøres intermeta11isk-En metode for å feste katodestrømtilførselsinnretningen til nettverkskatoden er å innføre strømtilførelsesinnretningen 38 The network cathode acts as the primary electrode in the cell. Electrical current is supplied to the primary network cathode via the cathode current supply device 38. It is highly preferred that the electrical resistance due to any electrical connection between the network cathode and the current supply device 38 be negligible. This low electrical resistance is preferably achieved by making the connection intermetallic - One method of attaching the cathode current supply device to the network cathode is to introduce the current supply device 38
i skumsubstratet for nettverkskatoden 36 før belegningsmetallet påføres. innføringen kan gjøres ved å splitte opp nettverks-konstruksjonens skumsubstrat og innføre strømtilførselsinnret-ningen, idet strømtilførselsinnretningen oppvarmes til en temperatur som er høyere enn skummets smeltetemperatur og neddykkes i skummet, og samtidig ekstrudering eller formning av skummet med strømtilførselsinnretningen innleiret i dette. Intermetallisk forbindelse mellom strømtilførselsinnretningen og nettverkskatoden kan deretter oppnås ved elektrisk å avsette metallet for belegning av skumsubstratet, mens strømtil-førselsinnretningen anvendes for å tilføre elektrisk strøm for den elektriske avsetning av belegningsmetallet. in the foam substrate for the network cathode 36 before the plating metal is applied. the introduction can be done by splitting up the foam substrate of the network construction and introducing the power supply device, the power supply device being heated to a temperature higher than the foam's melting temperature and immersed in the foam, and simultaneously extruding or shaping the foam with the power supply device embedded in it. Intermetallic connection between the current supply device and the network cathode can then be achieved by electrically depositing the metal for coating the foam substrate, while the current supply device is used to supply electric current for the electrical deposition of the coating metal.
Innløpet 40 og utløpet 4 2 er anordnet slik at katolytten kan sirkuleres gjennom skumnettverkskatoden. Da nettverkskatoden er porøs, blir katolytten forholdsvis lett tvun-get gjennom katoden under anvendelse av et hvilket som helst eller vanlig middel, som f.eks. pumping. Ett eller flere inn-løp og/eller utløp kan være anordnet i avhengighet av katodens størrelse, den ønskede sirkulasjonsgrad eller andre variable. The inlet 40 and the outlet 4 2 are arranged so that the catholyte can be circulated through the foam network cathode. As the network cathode is porous, the catholyte is relatively easily forced through the cathode using any or ordinary means, such as e.g. pumping. One or more inlets and/or outlets can be arranged depending on the size of the cathode, the desired degree of circulation or other variables.
Under bruk av den elektrolyttiske kloralkalicelle ifølge den beste utførelsesform vil metallioner, som regel natriumioner, passere gjennom separatoren fra anodeavdelingen og i det minste delvis i overensstemmelse med den elektriske strøm gjennom cellen. Disse natriumioner reagerer på katoden med hydroxylradikaler som dannes ved spaltningen av vann på katoden, men holder seg ionisert i oppløsning. Etter hvert som driften av den elektrokjemiske celle fortsettes, kan kon-sentrasjonen av disse metallioner fra separatoren typisk øke og forårsake en konsentrasjonsgradientmotstand mot ytterligere vandring av metallioner. For å overvinne denne motstand vil det normalt være nødvendig med en høyere cellespenning mellom anoden og katoden i cellen med derav følgende øket kraftbehov for drift av cellen. Sirkulasjon som er tilbøye-lig til å redusere denne konsentrasjonsgradientmotstand eller overspenningen, kan hindre øket kraftforbruk ved drift av cellen. During use of the electrolytic chloralkali cell according to the best embodiment, metal ions, usually sodium ions, will pass through the separator from the anode compartment and at least partially in accordance with the electrical current through the cell. These sodium ions react at the cathode with hydroxyl radicals that are formed by the splitting of water at the cathode, but remain ionized in solution. As operation of the electrochemical cell continues, the concentration of these metal ions from the separator can typically increase and cause a concentration gradient resistance to further migration of metal ions. In order to overcome this resistance, a higher cell voltage between the anode and the cathode in the cell will normally be required, with the resulting increased power requirement for operating the cell. Circulation which tends to reduce this concentration gradient resistance or the overvoltage can prevent increased power consumption when operating the cell.
Spaltningen av vann som foregår,på katoden, kan danne hydrogen som fås i form av bobler. Dersom disse bobler hefter til katoden, kan boblene effektivt redusere katodeover-flater som er tilgjengelige for den elektrokjemiske reaksjon og føre til elektrisk motstand eller overspenning. Sirkulasjon av katolytt gjennom nettverkskatoden kan redusere ved-heftningen av boblene og derved hindre en forhøyet arbeidsspenning for cellene som ellers ville ha kunnet være nødven-dig-, for å kompensere for denne bobleoverspenning. The splitting of water that takes place at the cathode can form hydrogen, which is obtained in the form of bubbles. If these bubbles adhere to the cathode, the bubbles can effectively reduce cathode surfaces available for the electrochemical reaction and lead to electrical resistance or overvoltage. Circulation of catholyte through the network cathode can reduce the adhesion of the bubbles and thereby prevent an increased working voltage for the cells that would otherwise have been necessary to compensate for this bubble overvoltage.
Det katolyttvolum som det er ønsket å sirkulere gjennom katoden, kan variere, idet lavere strømmengder pr. tidsenhet i alminnelighet er foretrukne for å oppnå et gunstig kraftforbruk. Strømningshastigheter av 1- - 250 liter pr. minutt pr. m 3 nettverkskatode vil i alminnelighet være foretrukne. Det er imidlertid bare nødvendig å anvende en strøm-ningshastighet som er tilstrekkelig til at bobledannelse og konsentrasjonsoverspenning vil unngås. The catholyte volume that it is desired to circulate through the cathode can vary, as lower current amounts per unit of time is generally preferred to achieve a favorable power consumption. Flow rates of 1- - 250 liters per minute per m 3 network cathode will generally be preferred. However, it is only necessary to use a flow rate which is sufficient to avoid bubble formation and concentration overvoltage.
Det er ikke nødvendig at nettverkskatoden 36 fyllerkatodeavdelingen 24 fullstendig. Nettverksskumkatoden behøver bare å fylle deler av katodeavdelingen nær separatoren og befinne seg i fysikalsk kontakt med separatoren. Dersom nettverkskatoden ikke fyller katodeavdelingen fullstendig, kan resten av katodeavdelingen være fylt med et motstandsdyktig materiale, som et skum som er istand til å virke slik at det holder nettverkskatoden forspent i kontakt med separatoren. Alternativt kan en nettverkskatode som ikke fullstendig fyller katodeavdelingen, holdes spent i kontakt med separatoren på en hvilken som helst egnet eller vanlig måte, f.eks. ved anvendelse av et fjærende gitter. It is not necessary that the network cathode 36 fills the cathode compartment 24 completely. The network foam cathode only needs to fill parts of the cathode compartment near the separator and be in physical contact with the separator. If the network cathode does not completely fill the cathode compartment, the remainder of the cathode compartment may be filled with a resistant material, such as a foam, which is capable of acting to keep the network cathode biased in contact with the separator. Alternatively, a network cathode which does not completely fill the cathode compartment may be held in tensioned contact with the separator in any suitable or conventional manner, e.g. by using a springy grid.
Ifølge et alternativ til den beste utførelsesform blir katodestrømsamleren først innleiret i skumsubstratet for nettverkskatoden. Skumsubstratet er avpasset etter cellens katodeavdeling. Dersom skumsubstratet ikke tildigere er blitt gjort elektrisk ledende ved impregnering med carbon eller en lignende prosess, blir et foreløbig metallbelegg påført skumsubstratet ved plettering uten bruk av elektrolyse. Denne plettering uten bruk av elektrolyse kan utføres i elektrolysecellen, og ifølge de mest foretrukne utførelses-former blir den primært utført for å gjøre skumsubstratet ledende for påfølgende elektroavsetning av katodemetall. According to an alternative to the best embodiment, the cathode current collector is first embedded in the foam substrate for the network cathode. The foam substrate is adapted to the cathode section of the cell. If the foam substrate has not previously been made electrically conductive by impregnation with carbon or a similar process, a preliminary metal coating is applied to the foam substrate by plating without the use of electrolysis. This plating without the use of electrolysis can be carried out in the electrolysis cell, and according to the most preferred embodiments it is primarily carried out to make the foam substrate conductive for subsequent electrodeposition of cathode metal.
Den påfølgende elektroavsetning av metall på nettverkskatodemontasjen som lages, utføres fortrinnsvis i elektrolysecellen. Pletteringsoppløsning innføres i katodeavdelingen, og den katodiske strømtilførselsinnretning kobles til en elektrisk strømkilde. Metallioner i pletteringsoppløsnin-gen vil derved bli avsatt på nettverksskumsubstratet ved anvendelse av velkjente pletteringsraetoder. The subsequent electrodeposition of metal on the network cathodic disassembly that is created is preferably carried out in the electrolysis cell. Plating solution is introduced into the cathode compartment, and the cathodic current supply device is connected to an electrical current source. Metal ions in the plating solution will thereby be deposited on the network foam substrate using well-known plating methods.
Ved anvendelse av den elektrokjemiske celle blir dette katolyttmetall som er blitt avsatt på skumsubstratet, katodisk beskyttet mot innvirkning av aggressive kjemikaler i katolytten. I en kloralkalicelle hvor separatoren er en kationbyttemembran, vil metallioner, som natriumioner, passere gjennom membranen fra anodeavdelingen og reagere med hydroxylradikalene som dannes på nettverkskatoden, under fremstilling av en metallhydroxydoppløsning som omfatter katolytten. Hydrogengass blir avgitt. Ved periodevis fjernelse av en del av katolytten fra katolytten som sirkuleres gjennom nettverkskatoden og ved supplering av vann kan metall-hydroxydkonsentrasjonen i katolytten reguleres innenfor ønskede velkjente foretrukne grenser ved driften av en membran-kloralkalicelle. When using the electrochemical cell, this catholyte metal which has been deposited on the foam substrate is cathodically protected against the impact of aggressive chemicals in the catholyte. In a chloralkali cell where the separator is a cation exchange membrane, metal ions, such as sodium ions, will pass through the membrane from the anode compartment and react with the hydroxyl radicals formed on the network cathode, producing a metal hydroxide solution comprising the catholyte. Hydrogen gas is emitted. By periodically removing part of the catholyte from the catholyte which is circulated through the network cathode and by supplementing water, the metal hydroxide concentration in the catholyte can be regulated within desired well-known preferred limits in the operation of a membrane chloralkali cell.
Dersom nettverksseparatoren befinner seg i kontakt med en porøs separator, som et diafragma, vil saltoppløsning som inneholder ioner av metallet, strømme gjennom diafragmaet til katodeavdelingen og føres sammen med katolytt som sirkule-rer gjennom katodeavdelingen. Fjernelse av sirkulerende katolytt vil på velkjent måte kompensere for brukte volum av saltoppløsning som passerer gjennom separatoren, og regulere metallhydroxykonsentrasjonen i den sirkulerende katolytt. If the network separator is in contact with a porous separator, such as a diaphragm, salt solution containing ions of the metal will flow through the diaphragm to the cathode compartment and be carried along with catholyte circulating through the cathode compartment. Removal of circulating catholyte will, in a well-known manner, compensate for the used volume of salt solution passing through the separator, and regulate the metal hydroxy concentration in the circulating catholyte.
Anoder kan være laget for anvendelse i elektrolyseceller på samme måte som dannelsen av de ovenfor beskrevne skum- eller nettverkskatodemontasjer. Slike skum eller nett-verksanoder kan anvendes i elektrokjemiske celler og i det vesentlige i fysikalsk kontakt med en separator som skiller anode- og katodeavdelingene fra hverandre i cellen. Det er ofte fordelaktig at anoder som er blitt fremstilt ifølge den foreliggende oppfinnelse, omfatter et toppbelegg eller elektrokatalytisk belegg som er blitt påført etter at skum- eller nettverksanodemontasjen er blitt dannet. Typiske belegg vil omfatte beleggsysterner som i handelen er betegnet som DSA eller TIR-200J3, eller andre egnede eller vanlige elektrode-belegg. Anodes can be made for use in electrolytic cells in the same way as the formation of the foam or network cathode assemblies described above. Such foam or network anodes can be used in electrochemical cells and essentially in physical contact with a separator that separates the anode and cathode compartments in the cell. It is often advantageous that anodes which have been manufactured according to the present invention comprise a top coating or electrocatalytic coating which has been applied after the foam or network anode assembly has been formed. Typical coatings will include coating systems commercially designated as DSA or TIR-200J3, or other suitable or common electrode coatings.
Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i de nedenstående eksempler. The invention is described in more detail in the examples below.
Eksempel 1Example 1
En nikkelnettverkskatode ble fremstilt ved først å feste en nikkelstrømfordeler som var blitt fremstilt fra en nikkelgitterplate, til en ledende stang. Gitteret og den ledende stang ble deretter oppvarmet til over smeltepunktet for polyurethanskum, idet skummet var gitt en slik størrelse at det inntok i det vesentlige hele katodeavdelingen i en elektrolysecelle. Den varme ledende stang med gitteret ble ført inn i skummet og avkjølt. Ved avkjølingen ble skum smeltet på grunn av varmen fra den ledende stang og gitteret og smeltet fast til gitteret. Den erholdte katodemontasje ble deretter plettert. Slike pletterte katoder virket effektivt i en elektrolysecelle da skummet inneholdt mellom 4 og 18 porer pr. cm (ppc). A nickel network cathode was fabricated by first attaching a nickel current distributor, which had been fabricated from a nickel grid plate, to a conducting rod. The grid and conductive rod were then heated to above the melting point of polyurethane foam, the foam having been sized to occupy substantially the entire cathode compartment of an electrolysis cell. The hot conducting rod with the grid was introduced into the foam and cooled. On cooling, foam was melted due to the heat from the conductive rod and grid and fused to the grid. The resulting cathode assembly was then plated. Such plated cathodes worked effectively in an electrolysis cell when the foam contained between 4 and 18 pores per cm (ppc).
For plettering ble katodemontasjen neddykket i et bad som hadde værelsetemperatur og besto av en vandig oppløs-ning av 10 g/l tinnklorid og 10 ml saltsyre (20° Be) pr. liter. Etter 5 minutter ble katodemontasjen skylt forsiktig med For plating, the cathode assembly was immersed in a bath that had room temperature and consisted of an aqueous solution of 10 g/l stannous chloride and 10 ml hydrochloric acid (20° Be) per litres. After 5 minutes, the cathode assembly was gently rinsed with
vann med værelsetemperatur og deretter neddykket i en vandig oppløsning av 0,5 g/l PdCl2og 10 ml saltsyre pr. liter i 5 minutter. Etter skylling med vann ble skumkatodemontasjen i water at room temperature and then immersed in an aqueous solution of 0.5 g/l PdCl2 and 10 ml hydrochloric acid per liter for 5 minutes. After rinsing with water, the foam cathode assembly was i
10 minutter og ved 50° C neddykket i en blanding som omfattet 1 liter av en vandig oppløsning av 4 5 g/l nikkelkloridhexahydrat, 50 g/l ammoniumklorid, 100 g/l natriumnitrat, 0,5 1 ammoniumhydroxyd pr. liter og 27,3 ral av en 450 g/l vandig oppløsning av natriumhypofosfitt. Ved disse innledende trinn ble et nikkelbelegg elektrolysefritt avsatt på katodemontasjen. Den elektrolysetrie plettering ble fulgt av elektrolytisk nikkelplettering. Katodemontasjen ble neddykket 1 en vandig oppløsning av 141 g/l nikkelkloridhexahydrat, 2 91 g/l nikkelsulfathexahydrat og 4 5 g/l fosforsyre, idet oppløsnningens pH ble regulert til 4,5 - 6,5 ved anvendelse av saltsyre. Katodemontasjen ble gjort katodisk i forhold til nikkelanoder som var montert ca. 3,8 cm fra skumkatode-montasjens overflater, og plettering ble utført ved 2,25 V i 3 timer ved 30 - 4 0° C. Pletteringen ble fortsatt inntil et belegg med en tykkelse av 10 ym eller tykkere var blitt dannet på skummet. 10 minutes and at 50° C immersed in a mixture comprising 1 liter of an aqueous solution of 4 5 g/l nickel chloride hexahydrate, 50 g/l ammonium chloride, 100 g/l sodium nitrate, 0.5 1 ammonium hydroxide per liter and 27.3 ral of a 450 g/l aqueous solution of sodium hypophosphite. At these initial steps, a nickel coating was electrolytically deposited on the cathode assembly. The electrolytic plating was followed by electrolytic nickel plating. The cathode assembly was immersed in an aqueous solution of 141 g/l nickel chloride hexahydrate, 2 91 g/l nickel sulfate hexahydrate and 4 5 g/l phosphoric acid, the pH of the solution being regulated to 4.5 - 6.5 using hydrochloric acid. Cathode disassembly was done cathodically in relation to nickel anodes that were mounted approx. 3.8 cm from the surfaces of the foam cathode assembly, and plating was performed at 2.25 V for 3 hours at 30-40° C. Plating was continued until a coating 10 µm or thicker had formed on the foam.
Etter 1,5 timers plettering kan polyurethanskummet eventuelt foraskes ved å anbringe nettverket i en flamme eller en ovn inntil skummet er blitt brent ut. Etter skylling kan pletteringen fortsette. After 1.5 hours of plating, the polyurethane foam can possibly be ashed by placing the network in a flame or an oven until the foam has burned out. After rinsing, plating can continue.
Eksempel . 2Example . 2
En nikkelnettverkskatode ble fremstilt som beskrevet i Eksempel 1, bortsett fra at etter at den elektrolyse-frie plettering var blitt avsluttet, ble katodemontasjen neddykket i en vandig oppløsning av 250 g/l nikkelkloridhexahydrat og 50 g/l sinkklorid. Oppløsningen ble holdt ved 45° C og på en pH av ca. 4,5 som ble regulert ved tilsetning av HC1. Nikkel- og nikkel-sinkanoder ble anbragt tett nær overflater av katodemontasjen i ca. 1 time og gjort anodiske i forhold til katodemontasjen ved 2,0 V. Oppløsningen ble omrørt under den elektrolyttiske plettering. A nickel network cathode was prepared as described in Example 1, except that after the electroless plating was completed, the cathode assembly was immersed in an aqueous solution of 250 g/l nickel chloride hexahydrate and 50 g/l zinc chloride. The solution was kept at 45° C and at a pH of approx. 4.5 which was regulated by the addition of HC1. Nickel and nickel-zinc anodes were placed close to surfaces of the cathode assembly for approx. 1 hour and made anodic relative to the cathode assembly at 2.0 V. The solution was stirred during the electrolytic plating.
Etter at den elektrolyttiske plettering var ferdig, ble katodemontasjen neddykket i en vandig oppløsning av 200 g/l natriumhydroxyd i 1 time ved 75° C. After the electrolytic plating was finished, the cathode assembly was immersed in an aqueous solution of 200 g/l sodium hydroxide for 1 hour at 75°C.
Eksempel 3Example 3
Fremstillingstrinnene ifølge Eksempel 1 ble gjentatt, bortsett fra at elektrolyttisk plettering ble utført med en vandig oppløsning av 265 g/l coboltkloridhexahydrat, 90 g/l sinkklordd og 30 g/l borsyre ved 50° C og en pH av 4 som ble opprettholdt ved tilsetning av saltsyre. Sinkanoder som var montert ca. 3,8 cm fra overflater av katodemontasjen, ble anvendt for ved 0,6 V å plettere sink på katodemontasjen i løpet av 1 time. The preparation steps according to Example 1 were repeated, except that electrolytic plating was carried out with an aqueous solution of 265 g/l cobalt chloride hexahydrate, 90 g/l zinc chloride and 30 g/l boric acid at 50°C and a pH of 4 which was maintained by adding of hydrochloric acid. Zinc anodes that were installed approx. 3.8 cm from the surfaces of the cathode assembly, was used to plate zinc on the cathode assembly at 0.6 V during 1 hour.
Eksempel 4Example 4
En katodemontasje ble fremstilt som beskrevet i Eksempel 1, bortsett fra at strømfordelingsgitteret var laget av kobber isteden for av nikkel. Et kobberbelegg ble uten elektrolyse avsatt på polyurethanskummet ved at katodemontas jen i 5 minutter ble neddykket i rekkefølge i to bad ved værelsetemperatur. Det første bad inneholdt 10 g/l tinnklorid og 10 ml/g saltsyre (20 Be°). Det annet bad inneholdt 0,5 g/l palladiumklorid og 10 ml/l saltsyre (20 Be°). Etter hvert bad ble skylling med vann ved værelsetemperatur utført. Katodemontasjen ble deretter i 20 minutter ved værelsetemperatur impregnert i en handelstilgjengelig kobb^roppløsning for elektrolysefri plettering laget ved blanding av 777A og 777M "Cu Electroless Makeup" i et forhold 1:1:8 i vann, og deretter forsiktig skylt. A cathode assembly was prepared as described in Example 1, except that the current distribution grid was made of copper instead of nickel. A copper coating was deposited on the polyurethane foam without electrolysis by submerging the cathode assembly for 5 minutes in sequence in two baths at room temperature. The first bath contained 10 g/l stannous chloride and 10 ml/g hydrochloric acid (20 Be°). The second bath contained 0.5 g/l palladium chloride and 10 ml/l hydrochloric acid (20 Be°). After each bath, rinsing with water at room temperature was carried out. The cathode assembly was then impregnated for 20 minutes at room temperature in a commercially available copper solution for electroless plating made by mixing 777A and 777M "Cu Electroless Makeup" in a ratio of 1:1:8 in water, and then gently rinsed.
Katodemontasjen ble deretter neddykket i et elek-trolysepletteringsbad av en vandig oppløsning av 40 g/l kobber i form av kobbersulfat og 10 g/l svovelsyre og med en pH av 1 som ble opprettholdt ved tilsetning av svovelsyre ved værelsetemperatur. Elektrolytisk avsetning av kobber ble utført ved å anbringe kobberanoden i en avstand av 3,8 cm f ra-joverf later av katodemontas jen som ble gjort katodisk i forhold til kobberanodene, og ved å påføre en spenning på 1,5 V over disse i ca. 1 time. Polyurethanskummet kan eventuelt vaskes som beskrevet i Eksempel 1, etter at ca. halvparten av den elektrolytiske avsetning har funnet sted. The cathode assembly was then immersed in an electrolytic plating bath of an aqueous solution of 40 g/l copper in the form of copper sulphate and 10 g/l sulfuric acid and with a pH of 1 which was maintained by the addition of sulfuric acid at room temperature. Electrolytic deposition of copper was carried out by placing the copper anode at a distance of 3.8 cm from the radiation surface of the cathode assembly which was made cathodic in relation to the copper anodes, and by applying a voltage of 1.5 V across these for approx. . 1 hour. The polyurethane foam can optionally be washed as described in Example 1, after approx. half of the electrolytic deposition has taken place.
Da kobber som sådant kan være sterkt utsatt for korrosjon/angrep i en kloralkalicellekatodeavdeling, ble den med kobber elektrolytiskpletterte katodemontasje på fordelaktig måte deretter belagt med nikkel ved utførelse av det elektrolytiske pletteringstrinn som er beskrevet i Eksempel 1. As copper as such can be highly susceptible to corrosion/attack in a chloralkali cell cathode compartment, the copper electrolytically plated cathode assembly was then advantageously coated with nickel by carrying out the electrolytic plating step described in Example 1.
Eksempel 5Example 5
En katodemontasje ble fremstilt ved å feste en strømtilførselsinnretning til et strømfordelingsgitter laget av nikkel som beskrevet i Eksempel 1. Strømfordelingsgitte-ret og strømtilførselsinnretningen ble i oppvarmet tilstand neddykket i polyurethanskum som beskrevet i Eksempel 1, og en skum- eller nettverkskatodemontasjé ble erholdt. A cathode assembly was produced by attaching a current supply device to a current distribution grid made of nickel as described in Example 1. The current distribution grid and the current supply device were, in a heated state, immersed in polyurethane foam as described in Example 1, and a foam or network cathode assembly was obtained.
Skumkatodemontasjen ble deretter elektrolysetritt plettert med kobber som beskrevet i Eksempel 4, og den ble deretter påført et elektrolytisk avsatt kobberbelegg som beskrevet i Eksempel 4. Et elektrolyttisk avsatt nikkelbelegg ble deretter påført skumkatodemontasjen som beskrevet i Eksempel 1. The foam cathode assembly was then electrolytically plated with copper as described in Example 4, and it was then applied with an electrolytically deposited copper coating as described in Example 4. An electrolytically deposited nickel coating was then applied to the foam cathode assembly as described in Example 1.
Nikkel og sink ble deretter elektrolytisk avsattNickel and zinc were then electrolytically deposited
på nettverkskatodemontasjen som beskrevet i Eksempel 2. on the network cathode disassembly as described in Example 2.
Eksempel 6Example 6
En katodemontasje ble fremstilt som beskrevet i Eksempel 1. Etter den elektrolytiske avsetning av nikkel ble et palladiumoxyd-zirconiumoxydbelegg påført katoden. Påføringen ble utført ved at en oppslemning av 10 ml vann, 1 ml eddiksyre, 1,5 g palladiumkloridpartikler og 2 g zir-conylnitrat ble malt i en kulemølle i 2 timer for å stabili-sere palladiumkloridet og redusere størrelsen av eventuelle ikke oppløste materialpartikler. Oppsleraningen ble deretter strøket på den nikkelbelagte nettverkskatodemontasje ifølge Eksempel 1 som var blitt forasket som beskrevet i Eksempel 1. Det påstrøkne belegg og katoden ble oppvarmet i 3 minutter ved 125° C og deretter herdet i 7 minutter ved 500° C i luft for å omvandle palladiumkloridet til palladiumoxyd og zirconylnitratet til zirconiumdioxyd. Fire ytterligere belegg av oppsleraningen ble deretter påført og herdet. Ved andre fremstillingsmetoder ble så meget som halvparten av palladiumkloridet erstattet med cobolt og/eller nikkel ved fremstilling av katoden. A cathode assembly was prepared as described in Example 1. After the electrolytic deposition of nickel, a palladium oxide-zirconium oxide coating was applied to the cathode. The application was carried out by grinding a slurry of 10 ml of water, 1 ml of acetic acid, 1.5 g of palladium chloride particles and 2 g of zirconium nitrate in a ball mill for 2 hours to stabilize the palladium chloride and reduce the size of any undissolved material particles. The coating was then coated on the nickel-plated network cathode assembly of Example 1 which had been ashed as described in Example 1. The coated coating and cathode were heated for 3 minutes at 125°C and then cured for 7 minutes at 500°C in air to convert the palladium chloride to palladium oxide and the zirconyl nitrate to zirconium dioxide. Four further coats of the coating were then applied and cured. In other manufacturing methods, as much as half of the palladium chloride was replaced with cobalt and/or nickel when manufacturing the cathode.
Eksempel 7Example 7
En skum- eller nettverkskatodemontasje ble laget i overensstemmelse med de trinn som er beskrevet i Eksempel 1, omfattende elektrolytisk . påføring av et nikkelbelegg. Etter den elektrolytiske belegning med nikkel ble skumkatodemontasjen neddykket i et elektrolytiskpletteringsbad av 3,8 1 vann, 20 g sulfaminsyre og 20 g ruthenium i form av rutheniumsulfamat. Badet ble holdt ved en temperatur av 27 - 38° C, og den elektrolytiske"avsetning ble utført ved anvendelse av platinaanoder som var anbragt i en avstand av ca. 3,8 cm fra overflater av skumkatodemontasjen. Denne ble gjort katodisk, og strøm ble ledet mellom platinaanodene og skumkatodemontasjen med en strømtetthet av 0,15 A/cm<2>og en spenning på 1,75 V. A foam or network cathode assembly was made in accordance with the steps described in Example 1, including electrolytically. application of a nickel coating. After the electrolytic plating with nickel, the foam cathode assembly was immersed in an electrolytic plating bath of 3.8 liters of water, 20 g of sulfamic acid and 20 g of ruthenium in the form of ruthenium sulfamate. The bath was maintained at a temperature of 27 - 38°C, and the electrolytic "deposition" was carried out using platinum anodes placed at a distance of about 3.8 cm from the surfaces of the foam cathode assembly. This was made cathodic, and current was conducted between the platinum anodes and the foam cathode assembly with a current density of 0.15 A/cm<2> and a voltage of 1.75 V.
Eksempel 8Example 8
En skum- eller nettverkskatodemontasje ble fremstilt som beskrevet i Eksempel 1, omfattende elektrolytisk avsetning av et nikkelbelegg. Etter den elektrolytiske nikkelplettering ble skumkatodemontasjen neddykket i en omrørt belegningsoppløsning inneholdende 5 ml H3Pt(S03)2OH i 150 ml vann og ble regulert til en pH av 3 ved hjelp av 1 N NaOH og omfattende ca. 15 ml av en 30 %-ig hydrogenperoxydoppløsning. Skumkatodemontasjen ble impregnert i denne peroxydholdige opp-løsning i ca. 1 time i løpet av hvilken pH gradvis s.ank til 1. Oppløsningens pH ble deretter påny innstilt på 3 ved anvendelse av 1 N alkalihydroxydoppløsning, og oppløsningen og katodemontasjen ble oppvarmet til 80° C mens den peroxydholdige oppløsning ble omrørt inntil all utvikling av peroxyd-bobler stanset. Etter vasking ble skumkatodemontasjen tørket ved 125 - 150° C. A foam or network cathode assembly was prepared as described in Example 1, including electrolytic deposition of a nickel coating. After the electrolytic nickel plating, the foam cathode assembly was immersed in a stirred plating solution containing 5 ml of H 3 Pt(SO 3 ) 2 OH in 150 ml of water and was adjusted to a pH of 3 using 1 N NaOH and comprising approx. 15 ml of a 30% hydrogen peroxide solution. The foam cathode assembly was impregnated in this peroxide-containing solution for approx. 1 hour during which the pH gradually decreased to 1. The pH of the solution was then readjusted to 3 using 1 N alkali hydroxide solution, and the solution and cathode assembly were heated to 80°C while the peroxide-containing solution was stirred until all peroxide was evolved - bubbles stopped. After washing, the foam cathode assembly was dried at 125 - 150°C.
Eksempel 9Example 9
En skumkatodemontasje ble fremstilt som beskrevetA foam cathode assembly was prepared as described
i Eksempel 1, omfattende elektrolytisk påføring av et nikkelbelegg. Sintring eller foraskning ble utført som beskrevet i Eksempel 1. Etter at nikkelbelegget var elektrolytisk avsatt, ble et åluminiumbelegg påført ved plasmasprøyting på overflater av skumkatodemontasjen. Montasjen ble deretter varmebehandlet i 8 timer ved 760° C i en nitrogenatmosfære, hvorved nikkel og aluminium diffunderte inn i hverandre. in Example 1, comprising electrolytic application of a nickel coating. Sintering or ashing was carried out as described in Example 1. After the nickel coating was electrolytically deposited, an aluminum coating was applied by plasma spraying to the surfaces of the foam cathode assembly. The assembly was then heat treated for 8 hours at 760° C in a nitrogen atmosphere, whereby the nickel and aluminum diffused into each other.
Ved drift av en kloralkalicelle ved anvendelse av en slik katode vil aluminiumet bli utlutet fra overflatene hvor den gjensidige diffundering har funnet sted, ved innvirkning av varmt NaOH i cellen. Utlutingen gir et større overflateareal på skumkatodemontasjen enn det areal som ville ha vært tilgjengelig uten den gjensidige diffundering og utlutingen. When operating a chloralkali cell using such a cathode, the aluminum will be leached from the surfaces where the mutual diffusion has taken place, by the action of hot NaOH in the cell. The leaching provides a greater surface area on the foam cathode assembly than the area that would have been available without the mutual diffusion and leaching.
Eksempel 10Example 10
En skum- eller nettverkskatodemontasje ble fremstilt som beskrevet i Eksempel 1, bortsett fra at elektrolytisk plettering ble utført ved å.neddykke skumkatodemontasjen i en vandig oppløsning av 240 g/l toverdig jemsulfat ved en pH av 2,8 - 3,5 og en temperatur av 32 - 66° C. Katodemontasjen ble gjort katodisk i forhold til jernanoder som var anbragt i en avstand av ca. 3,8 cm fra overflatene av katodemontas jen. Pletteringen ble utført i 1 - 3 timer ved 0,04 - 0,11 A/cm 2. Badet av toverdig jemsulfat ble omrørt under den elektrolytiske avsetning for<å bidra til oppnåelsen av et jevnt belegg på skumkatodemontasjen. A foam or network cathode assembly was prepared as described in Example 1, except that electrolytic plating was carried out by immersing the foam cathode assembly in an aqueous solution of 240 g/l divalent iron sulphate at a pH of 2.8 - 3.5 and a temperature of 32 - 66° C. Cathode disassembly was done cathodically in relation to iron anodes which were placed at a distance of approx. 3.8 cm from the surfaces of the cathode assembly. The plating was carried out for 1 - 3 hours at 0.04 - 0.11 A/cm 2 . The bath of divalent iron sulfate was stirred during the electrolytic deposition to help achieve a uniform coating on the foam cathode assembly.
Eksempel 11Example 11
En skum- eller nettverkskatodemontasje ble laget .som beskrevet i Eksempel 4 og deretter elektrolytisk påført et jernbelegg som beskrevet i Eksempel 10. A foam or network cathode assembly was made as described in Example 4 and then electrolytically applied an iron coating as described in Example 10.
Eksempel 12Example 12
En skum- eller nettverkskatodemontasje ble laget som beskrevet i Eksempel 1, omfattende mellomliggende sintring eller foraskning i løpet av den elektrolytiske avset-ningsprosess. Katodemontasjen ble deretter plasmasprøytet med en blanding av 80 % nikkel, 10 % molybden og 10 % aluminium. Molybdenet og aluminiumet ble deretter utlutet med varmt natriumhydroxyd under drift i en kloralkalicelle. En katodemontasje med et vesentlig øket overflateareal ble oppnådd. A foam or network cathode assembly was made as described in Example 1, including intermediate sintering or ashing during the electrolytic deposition process. The cathode assembly was then plasma sprayed with a mixture of 80% nickel, 10% molybdenum and 10% aluminium. The molybdenum and aluminum were then leached with hot sodium hydroxide while operating in a chloralkali cell. A cathode assembly with a substantially increased surface area was achieved.
Eksempel 13Example 13
Eksempel 1 ble gjentatt, bortsett fra at det som utgangsmateriale ble anvendt polyurethanskum med en tykkelse av 1,25 cm og fremstilt ved å laminere fire skumlag hvert med en tykkelse av 0,32 cm. Det ble oppnådd en oppbygning som ikke kunne skilles fra den oppbygning som ble oppnådd i Eksempel 1. Example 1 was repeated, except that polyurethane foam with a thickness of 1.25 cm was used as the starting material and produced by laminating four foam layers each with a thickness of 0.32 cm. A structure was obtained that could not be distinguished from the structure obtained in Example 1.
Eksempel 14Example 14
To elektrolyseceller ble drevet parallelt. En celle var forsynt med en anode laget som beskrevet i Eksempel 1. Katoden i denne første celle var en perforert nikkelplate. Cellen inneholdt en separator av Nafion<®>295 som er et kationbyttemateriale som er egnet for anvendelse i kloralkalielek-trolyseceller. Cellen ble tilført en vandig strøm av natriumbicarbonat og natriumcarbonat i et forhold av 1:1. Two electrolysis cells were operated in parallel. One cell was provided with an anode made as described in Example 1. The cathode in this first cell was a perforated nickel plate. The cell contained a separator of Nafion<®>295 which is a cation exchange material suitable for use in chloralkali electrolysis cells. The cell was supplied with an aqueous stream of sodium bicarbonate and sodium carbonate in a ratio of 1:1.
Den annen celle var utrustet på samme måte som den første celle, bortsett fra at katoden i den annen celle var en porøs skum- eller nettverkskatode laget som beskrevet i Eksempel 1. Denne annen celle ble drevet med de samme til-førselsmaterialer som den første celle. The second cell was equipped in the same manner as the first cell, except that the cathode in the second cell was a porous foam or network cathode made as described in Example 1. This second cell was operated with the same feed materials as the first cell. .
I begge celler befant elektrodene seg i vesentlig fysikalsk kontakt med separatoren. Den første celle ble drevet ved en spenning av 2,82 V og en strømtetthet av 0,15 A/cm 2, mens den annen celle ble drevet ved en spenning av 2,63 V og en strømtetthet av 0,15 A/cm 2. Den første celle oppviste en spenning av 3,33 V ved en strømtetthet av 0,31 A/cm 2, mens den annen celle oppviste en spenning av 3,05 V ved en strøm-tetthet av 0,31 A/cm<2>. Strømutbyttet for cellene var det samme innenfor grensene for eksperimentelle feil. På grunn av nærværet av nikkelnettverks- eller skumkatodemontasjen i den annen celle, ble denne drevet ved en betydelig lavere spenning som i.teknisk målestokk vil føre til et lavere behov for elektrisk kraft for å drive cellen. Nikkelnettverks-eller skumkatodemontasjen ga en driftsfordel av 200 mV ved 0,15 A/cm<2>og 280 mV ved 0,15A/cm<2>. In both cells, the electrodes were in substantial physical contact with the separator. The first cell was operated at a voltage of 2.82 V and a current density of 0.15 A/cm 2 , while the second cell was operated at a voltage of 2.63 V and a current density of 0.15 A/cm 2 The first cell exhibited a voltage of 3.33 V at a current density of 0.31 A/cm 2 , while the second cell exhibited a voltage of 3.05 V at a current density of 0.31 A/cm<2 >. The current yield of the cells was the same within the limits of experimental error. Due to the presence of the nickel network or foam cathode assembly in the second cell, this was operated at a significantly lower voltage which, in technical terms, would result in a lower need for electrical power to operate the cell. The nickel network or foam cathode assembly provided an operating advantage of 200 mV at 0.15 A/cm<2> and 280 mV at 0.15 A/cm<2>.
Eksempel 15Example 15
To elektrolyseceller ble drevet parallelt. Én celle omfattet en anode som var laget av en titanmaskeduk med diamantformede åpninger på ca. 0,64 cm x 0,32 cm og belagt med et DSA elektrokatalytisk belegg for produksjon av klor. Med DSA belagt titanmaskeduk er tilgjengelig i handelen og omfatter generelt rutheniumoxyd i form av et overflate-belegg. Katoden i den første celle var laget av en nikkelmaskeduk med diamantformede åpninger også på ca. 0,64 cm x 0,32 cm. Cellen inneholdt en separator av Nafion^295, og både anoden og katoden befant seg i intim kontakt med Nafion^-separatoren. Celleavdelingen som var avgrenset av separatoren og inneholdt anoden, ble forsynt med en natrium-kloridoppløsning (170 g/l). Two electrolysis cells were operated in parallel. One cell comprised an anode which was made of a titanium mesh cloth with diamond-shaped openings of approx. 0.64 cm x 0.32 cm and coated with a DSA electrocatalytic coating for the production of chlorine. DSA-coated titanium mask cloth is commercially available and generally includes ruthenium oxide in the form of a surface coating. The cathode in the first cell was made of a nickel mesh cloth with diamond-shaped openings also of approx. 0.64cm x 0.32cm. The cell contained a separator of Nafion^295, and both the anode and cathode were in intimate contact with the Nafion^ separator. The cell compartment delimited by the separator and containing the anode was supplied with a sodium chloride solution (170 g/l).
Den annen celle av det parallelle cellepar var utrustet på samme måte som den første celle, bortsett fra at dens katode var en skum- eller nettverkskatodemontasje laget som beskreivet i Eksempel 1. Denne katode såvel som anoden 1 den annen celle befant seg i intim kontakt med separatoren. Tilførselsmaterialet til den annen celle var det samme som tilførselsmaterialet til den første celle. Begge celler ble drevet ved 0,31 A/cm<2>av membranoverflatearealet, og den før-ste celle krevde 3,84 V og den annen 3,18 V for elektrolysen. Strømutbyttene var de samme. Anvendelsen av en nettverks-skumelektrode ga den annen klorproduksjonscelle en spennings-fordel på 660 mV ved 0,31A/cm . The second cell of the parallel cell pair was equipped in the same manner as the first cell, except that its cathode was a foam or mesh cathode assembly made as described in Example 1. This cathode as well as the anode 1 of the second cell were in intimate contact with the separator. The feed material to the second cell was the same as the feed material to the first cell. Both cells were operated at 0.31 A/cm<2> of membrane surface area, the first cell requiring 3.84 V and the second 3.18 V for electrolysis. The current yields were the same. The use of a network foam electrode gave the second chlorine production cell a voltage advantage of 660 mV at 0.31 A/cm .
Eksempel 16Example 16
To celler ble drevet parallelt. Én celle inneholdt en anode av en titanmaskeduk med et påført elektrokatalytisk DSA-belegg. Åpningene i duken var ca. 0,32 cm x 0,32 cm. Katoden i denne første celle var laget av en nikkelmaskeduk med de samme åpningsdimensjoner. Anoden og katoden befant seg i kontakt med og var skilt fra hverandre av en Nafion® 2 90-kationbytteraembran. En vandig oppløsning inneholdende 170 g/l natriumklorid ble innført i en avdeling av cellen som var avgrenset av separatoren og inneholdt anoden. Two cells were operated in parallel. One cell contained a titanium mesh anode with an applied electrocatalytic DSA coating. The openings in the cloth were approx. 0.32cm x 0.32cm. The cathode in this first cell was made of a nickel mesh cloth with the same opening dimensions. The anode and cathode were in contact with and separated from each other by a Nafion® 2 90 cation exchange membrane. An aqueous solution containing 170 g/l sodium chloride was introduced into a compartment of the cell which was bounded by the separator and contained the anode.
Den annen celle av dette parallelle par inneholdt en identisk anode og separator, men var blitt laget ved anvendelse av en nikkelskum- eller-nettverkskatodemontasje fremstilt som beskrevet i Eksempel 1. Tilførselsmaterialet til denne annen celle var det samme som tilførselsmaterialet til den første celle. Den første celle ble drevet ved 3,28 V ved fremstilling av klor ved en strømtetthet av ca. 0,3 A/cm<2>målt på separatoren, og den annen celle oppnådde en arbeidsspenning av 3,13 V ved den samme strømtetthet. Strømutbyt-tene for de to celler var de samme. The second cell of this parallel pair contained an identical anode and separator, but had been made using a nickel foam or network cathode assembly prepared as described in Example 1. The feed material to this second cell was the same as the feed material to the first cell. The first cell was operated at 3.28 V in the production of chlorine at a current density of approx. 0.3 A/cm<2>measured on the separator, and the second cell achieved a working voltage of 3.13 V at the same current density. The current yields for the two cells were the same.
Eksempel 17Example 17
To celler ble drevet parallelt. I én celle ut-gjordes anoden av efl porøs skumnettverksanodekonstruksjon laget som beskrevet i Eksempel 1. Den første celle inneholdt en katode som var laget av en perforert nikkelplate. Skum-eller nettverksanodemontasjen og nikkelplateen befant seg i det vesentlige i kontakt med en mikroporøs separator av polypropylen. 300 g/l natriumcarbonat ble innført i denne celle. Two cells were operated in parallel. In one cell, the anode was made of efl porous foam network anode construction made as described in Example 1. The first cell contained a cathode made of a perforated nickel plate. The foam or mesh anode assembly and nickel plate were substantially in contact with a microporous polypropylene separator. 300 g/l sodium carbonate was introduced into this cell.
Den annen celle inneholdt en identisk anode og separator, men omfattet en skum- eller nettverkskatodemontasje som befant seg i kontakt med separatoren, og skum-el ler nettverkskatoden var laget som beskrevet i Eksempel 1. Det samme tilførselsarateriale ble innført i denne annen celle. Den første celle ble drevet ved 2,72 V og en strømtetthet av 0,15 A/cm 2, mens den annen celle hadde en arbeidsspenning av 2,44 V ved den samme strømtetthet. Strømutbyttene for de to celler var de samme innenfor grensene for eksperimentelle feil. Cellen med en nettverkskatode oppnådde en arbeidsspenningsfordel på 280 mV sammenlignet med en identisk celle uten nettverkskatode. The second cell contained an identical anode and separator, but included a foam or mesh cathode assembly in contact with the separator, and the foam or mesh cathode was made as described in Example 1. The same feed material was introduced into this second cell. The first cell was operated at 2.72 V and a current density of 0.15 A/cm 2 , while the second cell had an operating voltage of 2.44 V at the same current density. The current yields for the two cells were the same within the limits of experimental error. The cell with a network cathode achieved an operating voltage advantage of 280 mV compared to an identical cell without a network cathode.
Eksempel 18Example 18
To celler ble drevet parallelt. Den første celle inneholdt en katode laget av en perforert nikkelplate som befant seg i intim kontakt med en porøs separator av keramisk aluminiumoxyd. Anoden i denne første celle var et ark av metallisk titanmaskeduk med åpninger på ca. 0,64 cm x 0,32 cm og belagt med TIR2000 som er et anodebelegg fra Diamond Shamrock og som er nyttig for utvikling av oxygen. Denne første celle ble tilført 300 g/l natriumcarbonat. Two cells were operated in parallel. The first cell contained a cathode made of a perforated nickel plate in intimate contact with a porous ceramic aluminum oxide separator. The anode in this first cell was a sheet of metallic titanium mesh with openings of approx. 0.64 cm x 0.32 cm and coated with TIR2000 which is an anode coating from Diamond Shamrock and which is useful for the development of oxygen. This first cell was fed with 300 g/l sodium carbonate.
Den annen celle var utrustet på samme måte somThe other cell was equipped in the same way as
den første celle, bortsett fra at anoden i den annen celle var en skum- eller nettverksanode laget som beskrevet i Eksempel 1. Tilførselsmaterialet til denne annen celle var det samme som til den første celle. Den første celle ble drevet ved 3,4 V ved 0,15 A/cm<2>, mens den annen celle med skum- eller nettverksanodemontasjen ble drevet ved 2,72 V og den samme strømtetthet. Strømutbyttet for to de., to \ celler the first cell, except that the anode in the second cell was a foam or mesh anode made as described in Example 1. The feed material for this second cell was the same as for the first cell. The first cell was operated at 3.4 V at 0.15 A/cm<2>, while the second cell with the foam or network anode assembly was operated at 2.72 V and the same current density. The current yield for two de., two \ cells
var det samme innenfor grensene for eksperimentelle feil. Den annen celle med skum- eller nettverksanodemontasjen i kontakt med separatoren oppnådde en arbeidsspenningsfordel på 0,68 V sammenlignet med en celle med en perforert nikkel-plateanode i kontakt med separatoren. were the same within the limits of experimental error. The second cell with the foam or mesh anode assembly in contact with the separator achieved an operating voltage advantage of 0.68 V compared to a cell with a perforated nickel plate anode in contact with the separator.
Claims (20)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US38693482A | 1982-06-10 | 1982-06-10 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO832090L true NO832090L (en) | 1983-12-12 |
Family
ID=23527704
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO832090A NO832090L (en) | 1982-06-10 | 1983-06-09 | Electrode assembly for electrolytic cells and methods of manufacture thereof |
Country Status (14)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0097120A1 (en) |
JP (1) | JPS5947389A (en) |
AU (1) | AU1549183A (en) |
BR (1) | BR8303079A (en) |
CA (1) | CA1262534A (en) |
DD (1) | DD209854A5 (en) |
DK (1) | DK264583A (en) |
ES (3) | ES523138A0 (en) |
FI (1) | FI832063L (en) |
IL (1) | IL68874A0 (en) |
MX (1) | MX153538A (en) |
NO (1) | NO832090L (en) |
PT (1) | PT76824B (en) |
ZA (1) | ZA834231B (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3401636A1 (en) * | 1984-01-19 | 1985-07-25 | Hoechst Ag, 6230 Frankfurt | ELECTROCHEMICAL METHOD FOR TREATING LIQUID ELECTROLYTE |
GB8518601D0 (en) * | 1985-07-23 | 1985-08-29 | Tenneco Canada Inc | Removal of arsenic from acids |
CN106977021B (en) * | 2017-04-06 | 2023-10-31 | 佛山市海狮凯尔科技有限公司 | Water purifying equipment |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3674675A (en) * | 1970-07-09 | 1972-07-04 | Frank H Leaman | Platinized plastic electrodes |
US4417959A (en) * | 1980-10-29 | 1983-11-29 | Olin Corporation | Electrolytic cell having a composite electrode-membrane structure |
US4331517A (en) * | 1981-04-02 | 1982-05-25 | Ppg Industries, Inc. | Method of preparing a cathode by high and low temperature electroplating of catalytic and sacrificial metals, and electrode prepared thereby |
-
1983
- 1983-06-02 IL IL68874A patent/IL68874A0/en unknown
- 1983-06-03 CA CA000429606A patent/CA1262534A/en not_active Expired
- 1983-06-06 MX MX197554A patent/MX153538A/en unknown
- 1983-06-07 PT PT76824A patent/PT76824B/en unknown
- 1983-06-07 EP EP83810245A patent/EP0097120A1/en not_active Withdrawn
- 1983-06-08 AU AU15491/83A patent/AU1549183A/en not_active Abandoned
- 1983-06-08 DD DD83251833A patent/DD209854A5/en unknown
- 1983-06-08 FI FI832063A patent/FI832063L/en not_active Application Discontinuation
- 1983-06-09 ES ES523138A patent/ES523138A0/en active Granted
- 1983-06-09 ZA ZA834231A patent/ZA834231B/en unknown
- 1983-06-09 DK DK264583A patent/DK264583A/en not_active Application Discontinuation
- 1983-06-09 BR BR8303079A patent/BR8303079A/en unknown
- 1983-06-09 NO NO832090A patent/NO832090L/en unknown
- 1983-06-10 JP JP58104079A patent/JPS5947389A/en active Pending
-
1984
- 1984-02-28 ES ES530132A patent/ES8501008A1/en not_active Expired
- 1984-02-28 ES ES530131A patent/ES8501007A1/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FI832063A0 (en) | 1983-06-08 |
DK264583A (en) | 1983-12-11 |
EP0097120A1 (en) | 1983-12-28 |
DK264583D0 (en) | 1983-06-09 |
ES530132A0 (en) | 1984-11-01 |
PT76824B (en) | 1986-03-19 |
ES530131A0 (en) | 1984-11-01 |
DD209854A5 (en) | 1984-05-23 |
ES8501007A1 (en) | 1984-11-01 |
FI832063L (en) | 1983-12-11 |
AU1549183A (en) | 1983-12-15 |
ES8501008A1 (en) | 1984-11-01 |
ES8405853A1 (en) | 1984-06-16 |
BR8303079A (en) | 1984-01-31 |
JPS5947389A (en) | 1984-03-17 |
PT76824A (en) | 1983-07-01 |
ZA834231B (en) | 1984-07-25 |
CA1262534A (en) | 1989-10-31 |
ES523138A0 (en) | 1984-06-16 |
IL68874A0 (en) | 1983-10-31 |
MX153538A (en) | 1986-11-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1056768A (en) | Coating metal anodes to decrease consumption rates | |
JP3553775B2 (en) | Electrolyzer using gas diffusion electrode | |
US5082543A (en) | Filter press electrolysis cell | |
US4615784A (en) | Narrow gap reticulate electrode electrolysis cell | |
JPH05504170A (en) | Electrochemical production method of chloric acid/alkali metal chlorate mixture | |
JPH0125836B2 (en) | ||
US4253923A (en) | Electrolytic process for producing potassium hydroxide | |
JP3655975B2 (en) | Gas diffusion cathode and salt water electrolytic cell using the gas diffusion cathode | |
US4749452A (en) | Multi-layer electrode membrane-assembly and electrolysis process using same | |
JPH0488182A (en) | Electrode structure for ozone production and its production | |
US4752369A (en) | Electrochemical cell with improved energy efficiency | |
US4425203A (en) | Hydrogen evolution cathode | |
NO832090L (en) | Electrode assembly for electrolytic cells and methods of manufacture thereof | |
US4062743A (en) | Electrolytic process for potassium hydroxide | |
US4466868A (en) | Electrolytic cell with improved hydrogen evolution cathode | |
CA1146911A (en) | Oxygen electrode rejuvenation methods | |
US4507183A (en) | Ruthenium coated electrodes | |
CA1117895A (en) | Method of reducing chlorate formation in a chlor-alkali electrolytic cell | |
US4488947A (en) | Process of operation of catholyteless membrane electrolytic cell | |
US4434041A (en) | Method for conditioning carboxylate/sulfonate composite membranes for producing KOH | |
JPS6342710B2 (en) | ||
JPH11172484A (en) | Gas diffusion electrode structural body and its production | |
US4384932A (en) | Cathode for chlor-alkali cells | |
JP4447081B2 (en) | Method for producing polysulfide | |
JPH0625879A (en) | Production of alkali hydroxide |