NO863296L - Fremgangsmaate ved fremstilling av et enhetlig elektrisk stroemtransmisjonselement for monopolare eller bipolare filterpresse-type elektrokjemiske celle-enheter. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte ved fremstilling

av en celleenhet for én av de gjentatte enheter i en "bipolar" elektrodeserie i elektrolyseceller anordnet i en form som normalt kalles filterpressetypecelleserier. Overraskende vedrører denne oppfinnelse også en fremgangsmåte for å anvende praktisk talt samme celleenhet som én av de gjentatte enheter i en "monopolar" elektrolysecelle. Monoplare celler anordnet i en filterpressetypeform er velkjente for fagmenn. Hva som ikke er velkjent er muligheten for å bruke et fluid'ugjennomtrengelig strukturelement, d.v.s. et elektrisk strøm-transmis jonselement i enten en biplar eller monoplar celleform. Dette er overraskende p.g.a. de forskjellige elektriske strøm-transmis jonsegeneskapene som nødvendigvis kreves for en elektrode som brukes i en monopolar eller bipolar celleanord-ning.

Strukturen av bipolare celler vedrører celler som anvender i det vesentlige hydraulisk ugjennomtrengelige, plane ionebyttermembraner som er plassert mellom i det vesentlige parallelle hullede elektroder med flate overflater, d.v.s. metallanoder og katoder når elektrodene er montert med en avstand fra den fluidugjennomtrengelige struktur som adskiller tilstøtende elektrolyseceller fysisk. Slike celler er spesielt anvendelige i elektrolyse av vandige løsninger av alkalimetallklorider, spesielt i elektrolysen av vandige natriumkloridløsninger. Cellestrukturen kan også brukes ved elektrolyse av andre Løsninger for å fremstille produktene såsom kal iumhy drok syd, jod, brom/, bromsyre , persvovelsyre , klorsyre, adiponitril og andre organiske forbindelser fremstilt ved elektrolyse.

Anvendelse av et elektrisk strømtransmisjonselement i foreliggende oppfinnelse reduserer fremstillingskostnaden for ceileenhetene, reduserer det nødvendige arbeid for å

sette dem sammen, forenkler fremstillingen av dem, reduserer sterkt varpingen av komponentene av en celleenhet, og gir en mye stabilere cellestruktur enn de lignende tidligere kgente bipolare filterpressetypeceller.

Reduksjon av varpingen til komponentene i en celleenhet gjør det mulig å drive cellen mer effektivt; d.v.s. produ-sere flere elektrolyseprodukter pr. elektrisitetsenhet. Reduksjon av varpingen reduserer avviket fra konstruksjonen av spennvidden mellom elektrodene til hver elektrolysecelle. Ideelt sett er denne spennvidde jevnt den samme mellom anoden og katoden for å ha en jevn strømtetthet spredd mellom elektrodeflåtene. Blant annet bevirker strukturell varping avvik fra denne åpning som fører til at noen deler av anoden og katoden er nærmere sammen enn andre. På disse steder er den elektriske motstand mindre, den elektriske strømgang er høyere, og således er den elektriske oppvarming større. Denne elektriske oppvarming er i mange tilfeller tilstrekkelig til å skade membranen på disse steder. Disse steder med uakseptabel høy elektrisk strømkonsentrasjon og høy varme kalles her "varmeflekker".

For å unngå disse varmeflekker har man tidligere konstruert cellestrukturene med større enn den. ønskede spennvidde mellom anoden og katoden i hver elektrolysecelle.

Dette øker selvfølgelig celledriftsspenningen og reduserer cellens driftseffektivitet. Kompleks konstruksjon og fremstilling er en annen ulempe ved disse celler.

Bortsett fra strukturene som brukes for endecellene

i en bipolar celleserie, er strukturene til de mellomliggende cellene i seriene like cellestrukturenheter som er presset sammen. Eksempler på slike celler som drives i serie ser beskrevet i U.S. patent nr. 4,111,779; 4,017,375; 4,364,815; 4,111,779; 4,115,236; 4,017,375; 3,960,698; 3,859,197; 3,752,757; 4,194,670; 3,788,966; 3,884,781; 4,137,144 og 3,960,699.

Monopolare celler adskiller seg først fra bipolare

celler ved at hver anode og hver katode av cellene i serien er elektrisk forbundet, henholdsvis parallelt og ikke i en elektrisk rekke slik bipolare celler er. D.v.s. at i en typisk monopolar celleserie er anoden til hver celle elektrisk forbundet gjennom dens cellekantstruktur til den samme positive elektriske energiforsyningskilde som hver av de andre anoder

i cellene i serien, slik at hver anode har i det vesentlige det samme absolutte spenningspotensial. Likeledes er kato-

den i hver monopolar celle forbundet gjennom sin celles kantstruktur til den samme negative elektriske energiforsyningskilde som hver av de andre cellekatoder i serien, slik at hver katode i den monopolare celleserie har i det vesentlige det samme absolutte spenningspotensial. Selv om cellene i en monopolar form således er fysisk anordnet i en ansikt-til-ansikt serieform, har de ikke desto mindre sine like elektroder forbundet i en elektrisk parallellform. En monopolar celleenhet kan kalles en stabel eller en serie. To eller flere monopolare cellesammensetninger kan forbindes elektrisk i serie. Omvendt er elektrodene i en bipolar celleserie forbundet i elektrisk serieanordning i stedet for en elektrisk parallell-anordning. I en bipolar celleserie er den positive elektriske strømbærende leder bare forbundet med anoden i én av de to endeceller av den bipolare serie, og den negative elektriske strømbærende leder er forbundet til katoden av den andre endecellen som befinner seg på den motsatte ende av den bipolare celleserie. Et stort D.C. spenningspotensial pålegges fra en kilde til lederene slik at den elektriske strøm vil gå fra celle til celle i den bipolare celleserie.

To eller flere bipolare celleserier kan være elektrisk parallelt forbundet.

Denne forskjellige elektriske forbindelsesanordning tvinger en monopolar celleserie til å være forskjellig på

andre måter fra en bipolar celleserie. F.eks. tjener en monopolar anodeenhet som befinner seg i den innvendige del av en monoplar celleserie som anoder for sine.to tilstøtende celler. Likeledes virker den innvendige monopolare katodecelleenhet som katoder for to celler som ligger, inntil den.

Videre beskrivelse av monopolare elektroder som brukes

i en filterpressetypeserie av elektrolytiske, celler er gitt i U.S. patent nr. 4 ,056,458 og U.S.. patent.nr. 4,315,810.

Begge disse patenter beskriver bruken av én strukturtype

for å bære en monopolar celleenhet og de angir bruk av andre strukturer (flere lederstaver eller .skinner) for å for-

dele elektrisitet fra en elektrisk kilde som befinner seg

utenfor cellene til monopolare elektrodeelementer inne i cellen. Andre komplikasjoner i den monopolare celleserie som kan kreve mange deler og mange forbindelser finner man i et studium av disse to patenter.

Den foreliggende oppfinnelse muliggjør konstruksjonen

av monopolare cellerserier som er meget enkle, meget solide, men likevel økonomiske å fremstille og drive.

Foreliggende oppfinnelse vedrører fremstilling og sammensetning av elektrolysecelleenheter som brukes som gjentatte enheter i filterpressetypecelleserier. Slike celleenheter medfører et elektrisk strømtransmisjonselement (her-etter kalt et ECTE) omfattende en generell, plan ', bærerdel, flere knaster som stikker ut fra motsatte sider av bærerdelen, og en rammelignende flensdel som går rundt ytterkantene av bærerdelen. ECTE-et er anvendelig både for monopolare og bipolare celleenheter. Det er anvendelig ved saltvannselektrolyse og i andre elektrokjemiske prosesser. Anvendelse av et integrert formet elektrisk strømtransmisjonselement i en monopolar eller bipolar celleenhet som en fundamentell byg-ningsblokk er et fundamentalt mål for oppfinnelsen.

Oppfinnelsen ligger spesielt i en fremgangsmåte for å fremstille et elektrisk strømtransmisjonselement som er anvendelig som en hovedkomponent i én av flere gjentatte celleenheter plassert mellom to endestående celler i en filterpressetypeserie av elektrokjemiske celler, hvilken fremgangsmåte omfatter trinnet: å forme det elektriske strømtransmisjonselement fra et elektrisk ledende metall i en form, hvor formen inni er formet slik at transmisjonselementet har en plan bærerdel, en rammelignende flensdel som går rundt en ytterkant av den plane bærerdel som utgjør yttergrensene av elektroderommene som befinner seg på motsatte sider av den plane bærerdel,

og flere knaster som stikker ut fra motsatte sider av den plane bærerdel, hvilket elektriske strømtransmisjonselement omfatter et integrert formet, ett-stykks strukturelement,karakterisert vedat det elektriske strømtransmisjonselement er egnet for bruk i en monopolar eller bipolar celleenhet og

inneholder tilknytningsanordninger for minst én elektrisk strømføringsleder anordnet på den plane del eller flensdelen av det elektriske strømtransmisjonselement, hvori tilknytningsanordningene utelukkende anvendes for endecellene av en bipolar celleserie eller anvendes for alle cellene i en monopolar celleserie.

Den foretrukne fremgangsmåte for å forme integrert et enhetlig ECTE er ved sandstøping av smeltet metall, fortrinnsvis et jern(II)metall. Andre fremgangsmåter for integrert forming av et enhetlig ECTE er kokillestøping, pul-verisert metallpressing og sintring, varm isostatisk pres-sing, varm smiing og kald smiing.

Videre ligger det innenfor rammen av oppfinnelsen å integrert forme et enhetlig eller ett-stykks ECTE ved å anvende innsatsstykker, kokiller og kjerner. Faktisk har den spesifikke plassering av kokiller i spesifikke metaller ført til det overraskende resultat at man ikke bare får en jevnere støp, men samtidig fremstiller et ECTE med bedre elektriske ledningsegenskaper. Ved å gjøre slik går disse kokiller:: så over i innsetninger selvfølgelig.

For å fastlegge definisjonen skal betydningen av kokiller, innsetninger og kjerner i metallstrukturforming nå angis, ettersom disse uttrykk brukes generelt på området. Kokiller er gjenstander som plasseres i en form og virker som hjelp ved støping av delen. Deres primære hensikt, er å kontrollere kjølehastigheten av det smeltede metall på spesifikke steder i formen. Ved å kontrollere kjølingen av det smeltede metall, kan metallkrymping kontrolleres meir. nøyaktig og derved forbedre delkvaliteten gjennom reduserte svakheter og defekter. Kokiller kan, men behøver ikke bli en integrert del av stø-pen og kan i noen tilfeller også virke som innsetninger.

Innsetninger er slike gjenstander som plasseres i en form for å hjelpe funksjonen av formen, hjelpe til formingen av delen, eller som vil bli en funksjonell del av den ferdige gjenstand. De beholder sin identitet i varierende grad etter at formingen er avsluttet. De er normalt metalliske, selv om andre egnede materialer kan brukes. Innsetninger kan i

noen tilfeller også virke som kokiller.

Kjerner er gjenstander som plasseres i en form og tjener til å utelukke metall i uønskede områder av en støp. Kjerner brukes i formen hvor det ville være upraktisk eller umulig å danne formen på en slik måte at det uønskede metall unngås. Et typisk eksempel ville være en kjerne brukt til å danne

et innvendig hulrom i et støpt metall-legeme. Kjerner kan i noen tilfeller også virke som kokiller.

De spesielt anvendelige kokiller som blir til innsetninger for å øke den elektriske ledningsevnen til et ECTE befinner seg på tvers av den plane bærerdel og går inn i knastene. Foretrukne . innsetninger eller kokiller er'.laget av et fast metall som har massen av metallet til det formede ECTE-et rundt seg. Fortrinnsvis er metallet formet rundt

dem formet ved å støpe det inn i en smeltet tilstand i en sandform.

Kjerner kan også brukes til å forme åpninger som går hele veien gjennom den plane bærerdel av ECTE-et i en monoplar celleenhet for å forbedre sirkulasjonen. Slike kjerner ville ikke ha noen nevneverdig fordel i en bipolar celleenhet så lenge ECTE-et har minst én f6ring eller panne på én av sine sider for å forhindre blanding av anolytt eller katolytt fra de tilstøtende bipolare rom.

Fremgangsmåten for sammensetning av. celleenhetéh kan videre omfatte tilpasningen av en hensiktsmessig foring til én av sidene av ECTE-et for å beskytte metallet i ECTE-et mot korroderende angrep fra elektrolytten som den er ventet å brukes på.

Fremgangsmåten ved sammensetning av celleenheten omfatter videre fortrinnsvis elektrisk og mekanisk tilknytning av plant plasserte elektrodekomponenter indirekte til hver side av ECTE-et ved sveising av disse elektrodekomponenter til ffiringen som i seg selv er sveiset direkte eller indirekte gjennom en mellomliggende metalloblat eller kupong til ECTE-et. Disse elektrodekomponenter kan være elektroder i seg selv eller de kan være elektrisk ledende elementer for videre led-ning av elektrisitet til selve de faktiske elektroder. Normalt har elektrodene et katalytisk aktivt metall deponert på seg.

Etter celleenhetene er fabrikert enkeltvis, formes de

så i en filterpresse-typecelleserie ved å komprimere dem sammen med en hydraulisk presse, bolter, strekkstenger e.l..

Foreliggende oppfinnelse er egnet for bruk med de ny-utviklede faste polymerelektrolyttelektroder. Faste polymerelektrolyttelektroder er en ionebyttermembran med et elektrisk ledende materiale innstøpt i eller bundet til ionebyttermembranen. Slike elektroder er velkjente på området og er f.eks. beskrevet i U.S. patent nr. 4,457,815 og 4,457,823.

I tillegg er foreliggende oppfinnelse egnet for bruk som en nullåpningscelle. En null åpningscelle er én hvori minst én elektrode er i fysisk kontakt med ionebyttermembranen. Eventuelt kan begge elektrodene være i fysisk kontakt med ionebyttermembranen. Slike celler er beskrevet i U.S. patent nr. 4,444,639; 4,457,822 og 4,448,662.

Elektrodekomponenter som kan anvendes er fortrinnsvis hullede strukturer som er hovedsakelig flate og kan være laget av en plate av ekspandert metallperforert plate, stanset plate eller vevet metalltråd. Eventuelt kan elektrodekomponentene være strømsamlere i kontakt med en elektrode. Elektroder kan eventuelt ha et katalytisk aktivt belegg på overflaten sin. Elektrodekomponentene kan være sveiset til knastene eller til foringen, hvis en foring brukes. Fortrinnsvis er elektrodekomponentene sveiset fordi den elektriske kontakt er bedre.

Andre elektrodekomponenter som kan brukes.i forbindelse med foreliggende oppfinnelse er strømsamlere, avstandsele-menter, matter og andre elementer som er kjent for en fagmann. Spesielle elementer eller sammensetninger for null åpning-former eller faste polymere elektrolyttmembraner kan brukes. Også kan de elektrolytiske enheter i foreliggende oppfinnelse være tilpasset for et gasskammer for bruk i forbindelse med en gassfororukende elektrode, noen ganger kalt en depolari-sert elektrode. Gasskammeret kreves i tillegg , til væske-elektrolyttrommene.. En rekke elektrodekomponenter som kan brukes i foreliggende oppfinnelse er velkjente, for fagmannen og er f.eks. beskrevet i U.S. patent nr. 4,444,623; 4,350,452 og 4,444,641.

En bedre forståelse av denne oppfinnelse vil være

lettere å få ved å omtale dens bipolare og monopolare aspek-

ter hver for seg som følger.

Ved forming og sammensetning av en forbedret celleenhet brukt i forming av en bipolar celle, er celleenheten adskilt fra en tilstøtende celleenhet ved en separator såsom en hovedsakelig hydraulisk ugjennomtrengelig ionebyttermembran eller et hydraulisk gjennomtrengelig porøst asbestdiafragma, unntatt i en kloratcelle hvor det ikke brukes noen separator når et alkalimetallklorid (saltvann), såsom natriumklorid elektrolyseres til det respektive alkalimetallklorat,f.eks. natriumklorat. Selv om denne oppfinnelsen også gjelder celleenheter som ikke anvender noen separator mellom anoden og katoden, omtales den ikke desto mindre primært i forbindelse med celleenheter som anvender gjennomtrengelighetsselektive ionebyttermemhraner for å vise hvor membranene ville gå. Membranene er tettbart plassert mellom hver av celleenhetene slik at det dannes flere celler. Hver av celleenhetene har fortrinnsvis, men ikke nødvendigvis minst én plant plassert membran som avgrenser og skiller anolyttrommet fra katolyttrommet i hver celleenhet. Celleenheten har et ECTE som fysisk skiller anolyttrommet i en celleenhet plassert på én side av ECTE-et fra katolyttrommet av en tilstø-tende celleenhet som befinner seg på den motsatte side av ECTE-et. ECTE-et har en plant anbrakt hullet "flatplate" anodekomponent som befinner seg i sitt tilstøtende anolyttrom og har en plant plassert, hullet, "flatplate" katodekomponent som befinner seg i sitt tilstøtende katolyttrom. Begge elek-trodekomponentflater er i det vesentlige parallelle med membranen som er plant plassert mellom dem og ECTE-et. ECTE-et har anodekomponenten av det tilstøtende anolyttrom elektrisk forbundet gjennom seg til katodekomponenten av det tilstøtende katolyttrom.

Anolytt- og katolyttrommene nær ECTE-et har en struktur rundt kantene sine for å avslutte sine fysikalske avgrensninger. Denne celleenheten har også en elektrisk strømleder i forbindelse med seg for å gi elektrisk strømføring gjennom ECTE-et fra dets tilstøtende katolyttrom til dets tilstøtende anolyttrom. Denne celleenheten innbefatter komponentene avstandsholdere for å holde anoden og katoden av de to celler tilstøtende ECTE-et på forutbestemte avstander fra ECTE-et.

Oppfinnelsen anvender et støpbart metall som del av ECTE-et som overfører elektrisitet gjennom ECTE-et fra katolyttrommet til det tilstøtende anolyttrom. Fortrinnsvis er dette metall smitbart jern (i det følgende kalt smijern).

ECTE-et er formet på slik måte at det gir den nødvendige strukturelle helhet til å fysisk støtte de tilstøtende elektrolyttrom når de er fylt med elektrolytt, samt støtte de til-hørende celletilbehør.

Anodekomponent-avstandsholderanordningene og den del av den elektriske strømleder som befinner seg i ECTE-et på anolyttsiden av ECTE-et er kombinert til flere anodeknaster som stikker ut en forutbestemt avstand fra bærerdelen til ECTE-et i anolyttrommet nær bærerdelen. Disse anodeknastene kan være mekanisk og elektrisk forbundet enten direkte eller indirekte til anodekomponenten gjennom minst ett forenelig metallmellomstykke plassert på en buttende måte mellom anoderommet og anodeknastene. Fortrinnsvis har alle anodeknastene flate endeflater som fortrinnsvis ligger i det samme geometriske plan.

Katodekomponentens avstandsanordninger og den del av

den elektriske strømleder som befinner seg på katolyttsiden av den plane bærerdel er kombinert til en rekke katodeknaster som stikker ut en forutbestemt avstand fra bærerdelen i katolyttrommet nær bærerdelen. Disse katodeknaster kan være mekanisk og elektrisk forbundet enten direkte eller indirekte med katodekomponenten gjennom minst ett sveisbart forenelig metallmellomstykke plassert på en buttende måte mellom katodekomponenten og katodeknastene. Fortrinnsvis har alle katodeknaster flate endeflater som fortrinnsvis ligger i det samme geometriske plan.

Oppfinnelsen omfatter videre anodeknaster.som er adskilt på en slik måte at anolytt fritt kan sirkulere gjennom hel-heten av det ellers ikkeopptatte tilstøtende anolyttrom, og likeledes er katodeknastene adskilt på en slik måte at katolytten fritt kan sirkulere gjennom hele det ellers ikkeopptatte

tilstøtende katolyttrom.

Fortrinnsvis er materialet i enhetsECTE-et valgt fra jern(II)metaller såsom jern, stål, rustfritt stål eller fra nikkel, aluminium, kobber, krom, magnesium, tantal, kadmium, molybden, zirkonium, bly, sink, vanadium, wolfram, iridium, rhodium, kobolt, legeringer av hver og legeringer derav. Enda heller er metallet i ECTE-et valgt fra jern(II)-metaller hvis primære bestanddel er jern.

Oppfinnelsen innbefatter fortrinnsvis en anolyttside-f6ring laget av en metallplate som er tilpasset over de flater av anolyttromsiden av ECTE-et som ellers ville være utsatt for anolyttens korroderende miljø.

Fortrinnsvis er metallet i anolyttsidefåringen bestandig mot anolyttens korrosjon og er formet med deksler som passer over og rundt anodeknastene, idet foringen er forbundet med de flate endene av anodeknastene til ECTE-et.

Fortrinnsvis er ifølge oppfinnelsen også fSringen tilstrekkelig trykket ned rundt de adskilte anodeknaster mot den plane bærerdel i rommene mellom knastene, slik at man får fri sirkulasjon av anolytten mellom det fSrede ECTE og membranen til det tilstøtende anolyttkammer. Merk at foringen erstatter ECTE-flaten nær anolyttkammeret som én avgrensning i kontakt med anolytten.

Metallforingen er fortrinnsvis forbundet med anodeknastene ved sveisning, lodding, slaglodding eller filmforming, gjennom et metallmellomstykke som er plassert mellom knastene og f6ringen med metallet av metallmellomstykket sveisbart forenelig med både metallet av anolyttsideforingen og metallet som ECTE-et er laget av, d.v.s. sveisbart forenelig med begge metaller til det punkt at det er i stand til å danne en fast løsning med dem ved sveiser av dem etter deres sveising.

Anolyttsidefåringen er laget av et metall valgt fra titan, tantal, niob, hafnium, zirkonium, legereringer av hver og legeringer derav.

En annen måte å forbinde en anolyttsideforing til ECTE-et når disse metaller er sveisbart uforenelige er. at det ikke brukes noe metallmellomstykke,.men hvor anolyttsidef6ringen er direkte bundet til anodeknastene ved eksplosjonsbinding eller diffu-sjonsbinding.

I de fleste tilfeller ønskes det at anolyttsideffiringen strekker seg over hele sideflaten av anolyttrommets kant-rammelignende flensdel av ECTE-et slik at det dannes en tet-ningsflate med denne for membranen når cellesegmentene klem-mes sammen og danner en celleserie.

I de fleste tilfeller er det ønsket at anolyttsideffiringen er forbundet med ECTE-et ved endene av anodeknastene. Imidlertid innbefatter denne oppfinnelsen forbindelse av foringen til sidene av disse knaster og også forbindelse av ffiringen til den plane bærerdel mellom knastene. Fortrinnsvis er imidlertid anolyttsideffiringen sveiset til anodeknastenes ender gjennom en mellomliggende metallkupong eller oblat.

En katolyttsideffiring kreves mindre ofte enn en anolyttsideffiring. Imidlertid, er det tilfeller såsom i rom med høy kaustikk katolyttkonsentrasjon, hvor en katolyttsideffiring kreves. Således omfatter denne oppfinnelse også en katolyttsideffiring laget av en metallplate tilpasset over de flater av ECTE-et som ellers ville være utsatt for den tilstøtende celles katolytt. Fortrinnsvis er katolyttsideffiringen laget av nikkel.

Plastffiringer kan brukes i noen tilfeller hvor det er sørget for elektrisk kontakt av katodekomponenten til katodeknastene gjennom plasten. Også kombinasjoner av plast og me-tallffiringer kan brukes. Det samme gjelder anolyttsideffirin-ger.

Katolyttsideffiringen er tilstrekkelig trykket ned rundt de adskilte katodeknastene mot den plane bærerdel i rommene mellom knastene til at det blir fri sirkulasjon av katolytten mellom det forede ECTE-et og membranen til.det tilstøtende ka-tolyttkammer. Bemerk at foringen erstatter ECTE-flaten nær katolyttkammeret som én avgrensning i kontakt med katolytten.

Til forskjell fra anolyttsideffiringen er det normalt ikke nødvendig at katolyttsideffiringen er forbundet med katodeknastene gjennom et metallmellomstykke. Følgelig foretrekkes det at katolyttsideffiringen er direkte forbundet med katode knastene ved sveising uten et metallmellomstykke plassert mellom knastene og foringen. Et metallmellomstykke kan imidlertid brukes. Hvis dette er tilfelle, må metallmellomstykket være sveisbart forenelig med både metallet i katolyttsideffiringen og metallet som ECTE-et er laget av.

Metallet for katolyttsideffiringen er valgt fra jern(II)-metaller, nikkel, krom, magnesium, tantal, kadmium, zirkonium, bly, sink, vanadium, wolfram, iridium, molybden, kobolt, legeringer av hver eller legeringer derav.

I mange tilfeller er det ønsket at metallet i ECTE-et, katolyttsideffiringen og i katodekomponenten av den tilstøtende celle alle velges fra jernmetaller.

I noen tilfeller foretrekkes det å ha metallmellomstykkene plassert mellom katodeknastene og den tilstøtende katolyttside-frfiring. Metallmellomstykkene ligner de. som er omtalt ved feste av anolyttsideffiringen. Imidlertid kan metallet i katolyttsideffiringen i de fleste tilfeller være sveiset direkte til den plane bærerdel uten behovet for et metallmellomstykke.

Katolyttsideffiringen er slik formet at den passer over

og rundt endene av katodeknastene og er sveiset direkte på én side av ffiringen til knastene på en slik måte at man får en elektrisk forbindelse mellom ECTE-et og katodekomponenten. Selve katodekomponenten er direkte sveiset til den motsatte side av katodesideforingen.

Som ved anolyttsideffiringen foretrekkes det at katolyttsideffiringen også strekker seg over sideflaten av katolytt-rommets kantflensdel slik at det dannes en tettende flate ved denne for membranen når cellesegmentene presses sammen for å danne en celleserie.

I de fleste tilfeller er det ønsket at katolyttsideffiringen er forbundet med.ECTE-et ved endene av katodeknastene. Imidlertid, innbefatter denne oppfinnelse forbindelse av ffiringen til bærerdelen mellom knastene.

Foreliggende oppfinnelse gir også en fremgangsmåte ved fremstilling og sammensetning av celleenheter for monopolare celler satt sammen i. en filterpresseform.

ECTE-et for den monopolare celleenhet er den samme som den som er beskrevet ovenfor for den bipolare celleenhet, med den unntagelse at hvert monopolart ECTE også har anordninger for elektrisk forbindelse av den til en utvendig strømkilde. Disse anordninger kan være tilføyet som et separat-element

til ECTE-et eller kan være integralt formet med det. Forøvrig kan det monopolare ECTE ha det samme fysiske utseende som det bipolare ECTE og er laget av de samme metaller. Det er også laget på samme måte, f.eks. ved en enkel støpning for å fremstille en integral enhet av bærerdelen, kantflensen og elektrodekomponentknastene på motsatte sider av bærerdelen.

Selvfølgelig er knastene på motsatte sider av bærerdelen

i den monopolare celleenhet i motsetning til den bipolare celleenhet av samme type, d.v.s. knastene på motsatte sider er alle anodeknaster eller de er alle katodeknaster. De er ikke slik at de vil være anodeknaster på én side og katodeknaster på den annen side som i tilfellet bipolare celleenheter. Endecellene for en monopolar celleserie er endecelleenheter hvor bare én side krever en elektrodekomponent.

Den single elektriske polaritet av.den monopolare celleenhet fremtvinger også at elektrolyttrommet som befinner seg på begge sider av ECTE-et er av samme type, d.v.s. disse tilstøtende rom vil enten begge være anolyttrom eller de vil begge være katolyttrom.

ECTE-et er slik formet at man får strukturell helhet

til å bære cellens vekt. Det gir også den elektriske strøm-vei til de to elektrodekomponenter som er elektrisk forbundet på motsatte sider av det hvis det er elektrisk forbundet som en anode eller omvendt hvis det er elektrisk forbundet som en katode.

De omtalte foringer for bipolare elektrodecelleenheter

er i stor grad de samme som sådanne for monopolare elektrodecelleenheter. De kan være lignende.av utseende og de kan tjene den samme funksjon for å beskytte ECTE-et mot elektrokjemisk angrep.

Selvfølgelig har den monopolare ECTE til forskjell fra

de bipolare anolytt- og katolyttsidefSringer som er. omtalt ovenfor hvor hver ECTE hadde en anolyttsideforing på én av sine sider og. en katolyttsidefSring på sin annen side, enten ano-

lyttsidefSringer eller katolyttsideforinger på begge sine sider avhengig av om den monopolare ECTE skal brukes som en anode eller som en katode. Bemerk at hvis katolyttkonsen-trasjonen er under ca. 22% ved en temperatur under ca. 85°C, behøver det ikke være nødvendig å ha en katolyttsidefSring. Disse monopolare anolytt- og katolyttsidefSringer er laget av de samme materialer og ved de samme metoder som de som er beskrevet ovenfor for den bipolare celleenhet. De monopolare anolytt- og katolyttsideforinger er også knyttet til den monopolare ECTE på den ovenfor beskrevne måte for deres mot-stykke bipolare anolytt- og katolyttsideforinger.

De monopolare elektrodekomponenter er lignende de som er beskrevet for den bipolare elektrodecelleenhet beskrevet ovenfor og er tilknyttet på samme måte. I likhet med de bipolare elektrodekomponenter behøver de monopolare elektrodekomponenter ikke nødvendigvis å være elektroder selv, idet elektroder er definert som det sted hvor de elektrokjemiske reaksjoner settes i gang. Elektrodekomponentene kan være elementer som i seg selv leder elektrisitet til anodene og fra katodene.

Dyser er fortrinnsvis en støp av titan eller nikkel og med en form som passer i kanaler eller hakk i den rammelignende kantflensdel.

Bipolare celler anvender både katolytt- og anolyttdyser, mens monopolare celler anvender den ene eller den andre.

Oppfinnelsen kan bedre forstås under henvisning til teg-ningene som illustrerer de foretrukne utførelsesformer som er fremstilt ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, og hvor like henvisningstall viser til like deler på forskjellige tegningsfigurer. Figur 1 er en delvis vekkbrutt perspektivisk avbildning av et bipolart elektrisk strømtransmisjonselement tatt fra hverandre vist med de tilhørende deler som danner én bipolar filterpressetype-elektrodecelleenhet; Figur 2 er et tverrsnitt av tre bipolare filterpressetype-celleenheter som anvender de elektriske strømtransmisjonsele-menter. Celleenhetene vist slik de ville se ut i en filter- presseserie; Figur 3 er et tverrsnitt av en celleenhet tatt fra hverandre ; Figur 4 er en delvis vekkbrutt.: per spekt ivisk avbildning av et monopolart enhetlig elektrisk strømtransmisjons-element og tilhørende komponenter som danner én monopolar anodetype-filterpressecelleenhet av en celleserie tatt fra hverandre; Figur 5 er et tverrsnitt av tre monopolare celleenheter vist på samme måte som de ville se ut hvis de var tatt slik de tre bipolare celleenheter på figur 2 er tatt, d.v.s. celleenhetene er vist i en filterpresseanordning som viser en monopolar anodecelleenhet tilpasset mellom to like monopolare katodecelleenheter;

Figur 6 er et tverrsnitt av celleenheten som brukes

ved dannelsen av en monopolar anodecelleenhet fremstilt ifølge fremgangsmåten i foreliggende oppfinnelse tatt fra hverandre, hvilket tverrsnitt er tatt langs linjen 8-8 på figur 8 og som bare viser slike deler som faktisk har kontakt med billedtverrsnittskjæreplanet tatt langs linjen 8-8 på figur 8 for ikke å utydeliggjøre disse elementer ved å vise de andre deler som er bak billedtverrsnittskjæreplanet og som normalt er vist i et tverrsnitt;

Figur 7 er en delvis vekkbrutt høydeavbildning av en monopolar katodecelleenhet som anvender elementer fremstilt ifølge fremgangsmåten i denne oppfinnelse; Figur 8 er en delvis vekkbrutt høydeavbildning av en monopolar anodecelleenhet som anvender elementer fremstilt ifølge fremgangsmåten i denne oppfinnelse; og Figur 9 er et tverrsnitt av cellestrukturen som brukes ved forming av en monopolar katodecelleenhet fremstilt ifølge fremgangsmåten ;i denne oppfinnelsen tatt. fra hverandre, idet tverrsnittet er tatt langs linjen 11-11 på figur 7 og avbildningen bare viser slike deler som faktisk har kontakt med billedtverrsnittskjæreplanet tatt langs linjen 11-11 på figur 7 for ikke å utydeliggjøre disse elementer ved å vise andre deler som er bak billedtverrsnittskjæreplanet dg som

normalt er vist i et tverrsnitt.

På figur 1, 2 og 3 er det vist en "flatplate" bipolar elektrodetype, filterpressetype-elektrolysecelleenhet 10

ved anvendelse av den foretrukne utførelsesform av et elektrisk strømtransmisjonselement (ECTE) 12 fremstilt ifølge fremgangsmåten i denne oppfinnelse.

I den foretrukne utførelsesform er ECTE 12 laget av støpt smijern. Det har en. kompakt plan bærerdel 14, en rammelignende kantflensdel 16 som går sideveis fra motsatte sider av kantene til bærerdelen 14, fremstikkende og adskilte anodeknaster 18, og fremstikkende og adskilte katodeknaster 20.

Ved å ha disse deler alle støpt i et eneste enhetlig element unngås eller reduseres sterkt mange problemer samtidig. F.eks. mildnes sterkt de fleste varpingsprobleraer, fluidlekkasjeproblemer, elektriske strømfeilfordelingsproble-mer og komplikasjoner i cellekonstrukjon på en masseproduk-sjonsbasis. Denne enkle cellekonstruksjon gjør det mulig å konstruere ECTE-er som er mer pålitelige og som konstrueres meget mer økonomisk.

Et anolyttrom 22 på en tilstøtende celle kan sees på den høyre side av ECTE 12. På den venstre side av ECTE 12

kan man se et katolyttrom 24 av en tilstøtende celleenhet. Således skiller ECTE 12 én celle fra en annen. Ett meget viktig trekk i celler av denne type er å lede elektrisitet fra én celle til en annen. Ett meget viktig trekk i celler av denne type er å lede elektrisitet fra én celle til en annen så billig som mulig.

På anolyttromsiden av ECTE 12 er det en væskeugjennom-trengelig anolyttsideffiring 26 fortrinnsvis fremstilt av en eneste plate titan, selv om den kan lages fra to eller flere plater. Denne ffiring 26 varmformes med en presse på en slik måte : at den passer over og i det vesentlige mot overflatene av ECTE-et 12 på dets anolyttromside. Dette gjøres for å beskytte smijernet i ECTE 12 mot anolyttrommets 22 korroderende miljø. Ffiringen 26 danner også den venstre begrensning av anolyttrom 22 idet en ionebyttermembran 2 7 danner den høyre begrensning (som vist i figur 3). ECTE 12 støpes slik at dets kantstruktur danner den rammelignende flensdel 16 som ikke bare tjener som bærer for kantavgrensningen av anolyttrommet 22, men også som bærer for kantavgrensningen til katolyttrommet 24. Fortrinnsvis er titanffiringen 26 dannet uten spenninger i seg for å gi en foring som atomært hydrogen ikke kan angripe så raskt og gi sprø, elektrisk ikke-ledende titan-hydrider. Atomært hydrogen er kjent å angripe titan med spenninger raskere. Unngåelse av disse spenninger i ffiringen oppnås ved varmforming av ffiringen i en presse ved en høyere temperatur fra 482°C til 704°C. Både ffiringsmetallet og pressen oppvarmes til denne høyere temperatur før pressingen av ffiringen til denønskede form. Ffiringen kan holdes i den oppvarmede presse i ca. 15 min. for å forhindre dannelse av spenninger i seg når den avkjøles. Andre fremgangsmåter som kan brukes til å danne en foring kan være vakuum, hydraulisk, eksplosjon, kaldforming og andre tidligere kjente metoder.

Titananolyttsideffiringen 26 er forbundet med smijern-ECTE-et 12 ved motstands- eller kondensatorutladningssveising. Slik sveising oppnås indirekte ved å sveise foringen 26 til

de flate ender 28 av de sylindrisk formede, kompakte anodeknaster 18 gjennom vanadiumoblater 30 og titanoblater 31 som i seg selv er sveiset til vanadiumoblatene 30. Vanadium er et metall som er sveisbart i seg selv og som er.sveisbart forenelig med titan og jern. Med sveisbart forenelig menes at en skjøt med tilstrekkelig mekanisk styrke og elektrisk ledningsevne dannes. Dette gjøres ofte ved å sveise to eller flere metaller sammen slik at de danner en smijernsløsning. Titan og jern er ikke sveisbart forenelig med hverandre, men begge er sveisbart forenelig med vanadium. Følgelig brukes vanadiumoblatene 30 som et metallmellomstykke mellom jernanodeknastene 18 og titanffiringen 26 for å oppnå sammensveising av dem under dannelse av en elektrisk forbindelse mellom ffiringen 26 og ECTE 12, samt og danne en mekanisk bæreranordning for ECTE-et .12 til å støtte anolyttsideffiringen 26.. For bedre sveising av en tynn titanffiring 26 til jernanodeknastene 18 er den andre oblat 31 som er laget av titan sveiset til utsiden av vanadiumoblatene 30 før sveising av ffiringen 26 til anode-

knastene 18 på ECTE-et 12.

Den foretrukne tilpasning av anolyttsideforingen 26 mot ECTE-et 12 kan sees fra tegningen (figur. 2). Foringen 26

har underskårne hule deksler 32 presset inn i seg. Disse deksler 32 er formet kjegJekonisk, men er hule i stedet for å være kompakte slik anodeknastene 18 er. Dekslene 32 er dimensjonert og adskilt slik at de passer over og rundt anodeknastene 18. Dekslene 32 er dimensjonert i fordypningsdybden slik at deres innvendige ender 34 støter mot titanoblatene 31 etter at titanoblatene 31 og vanadiumoblatene 30 er blitt sveiset til de flate ender 28 av anodeknastene 18. Disse knastenes og dekslenes spesielle form er ikke avgjørende. De kunne være formet kvadratisk eller ha enhver annen passende form. Imidlertid, er fortrinnsvis endene deres 28 alle flate og fortrinnsvis ligger de alle i det samme imaginære geometriske plan. Faktisk kan anodeknastene 18 og dekslene 32 formes og plasseres slik at de fører anolytt- og gass-sirkulasjonen i anolyttrommet 22.

Anolyttsideffiringen 26 er motstands- eller kondensator-utladningssveiset ved de innvendige ender 34 av dens underskårne deksler 32 til de flate ender 28 av anodeknastene 18 gjennom de mellomsittende, sveisbare forenelige vanadiumoblater 30 og titanoblatene 31.

Anodekomponent 3 6 er en hovedsakelig flat plate av ekspandert metall, stanset plate, metallstrimler eller vevet tråd laget av titan. I denne foretrukne utførelsesform har anodekomponenten 36 et katalysatorbelegg inneholdende et oksyd av ruthenium. Det er sveiset direkte til utsiden av de flate ender 38 av uhderskårtre deksler 32 i sideffiringen 26. Disse sveiser danner en elektrisk forbindelse og en mekanisk bæreranordning for anodekomponenten 36. Andre katalysatorbelegg kan anvendes.

Igjen bør det fremheves at anodekomponenten 36 ikke be-høver å være selve anoden, men den kan inneholde en strøm-fordelende plan flate som leder elektrisitet til anoden enten direkte eller indirekte gjennom en matte eller andre elektrodeelementer.

På figur 2 sees membran 27 å være anbrakt i et flatt

plan mellom anodekomponenten 36 til én celleenhet 10 og katodekomponenten 46 til den neste tilstøtende celleenhet 10, slik at det sterkt avgrenses anolytt-og katolyttrom i cellen som befinner seg mellom den plane bærerdel 14 av hvert av to tilstøtende ECTE-er 12.

Representative typer på gjennomtrengelighetsselektive ionebyttermembraner som er foreskrevet for bruk med struktu-

ren fremstilt ifølge denne oppfinnelse er slike som er beskrevet i U.S. patent nr.: 3,909,378; 4,329,435; 4,065,366;

4,116,888; 4,126,588; 4,209,635; 4,212,713; 4,251,333; 4,270,996; 4,123,336; 4,151,053; 4,176,215; 4,178,218; 4,340,680; 4,357,218; 4,025,405; 4,192,725; 4,330,654; 4,337,137; 4,337,211; 4,358,412 og 4,358,545.

Selvfølgelig ligger det innenfor grensen av denne oppfinnelse å benytte flere celler som anvender mer enn én membran, f.eks. en tre-romscelle med to membraner adskilt fra hverandre slik at de danner et rom mellom seg, samt rommet som dannes på de motsatte sider av hver membran mellom hver. membran og dens respektive tilstøtende celleenhet 10.

Plasseringen av anoden 36 i anolyttrommet 22 i forhold

til den titanforede bærerdel 14 bestemmes av forholdene mel-

lom sideutstrekningen av flensdelen 16 fra bærerdelen 14, utstrekningen av anodeknastene 18 fra bærerdelen 14, tyk-

kelsen til vanadiumoblatene 30, tykkelsen til anolyttsideffiringen 2 6 oyl.. Det kan lett sees at anoderommet 36 kan beveges ved å forandre utstrekningen av anodeknaster 18 fra bærerdelen 14. Det foretrekkes imidlertid, at flensdelen 16

på anolyttsiden av bærerdelen 14 strekker seg den samme avstand som anodeknastene 18 fra bærerdelen 14. Dette bidrar til forenkling av konstruksjonen av ECTE 12 fordi en metåll-behandlingsplaner kan plane begge endeflatene .28 av anodeknastene 18, samt sideflaten 16a av flensdelen 16 samtidig på en slik måte at disse overflater alle ligger i det samme geometriske plan. Den samme preferanse gjelder lignende overflater 16c på katolyttsiden av ECTE 12. Å ta avstand fra denne preferanse kan brukes til å danne betydelig avstand mellom en elektrodekomponent og membranen, f.eks. for å romme en matte

eller å danne en elektrolytisk åpning.

For fluidtetningsformål mellom membran 27 og flens-flaten 16a foretrekkes det at anolyttsideforingen 26 formes som en panne med en tilbaketrukket leppe 42 som går rundt kanten sin. Leppen 42 passer tett mot sideflaten 16a av flensdelen 16. Kantdelen av membran 27 passer tett mot en første kanforingslist 44 som i seg selv passer mot side-ffiringsleppen 42. En andre kantforingslist 45 passer tett mot den annen side av kantdelen av membran 27. I en celleserie som er vist i figur 2 passer tetningslisten 45 tett mot en tilbaketrukket leppe 72 på katolyttsideforingen eller mot sideflaten 16c av flensdelen 16 på katolyttsiden av det neste tilstøtende ECTE 12 og tett mot membranen 27 når det ikke er noen sideffiring 48. Man kan velge forskjellige tetningslister for eventuelt å romme en matte eller danne en elektrolyttåpning.

Selv om membran 27 er vist med to tetningslister 44,45 på hver av sine sider rundt kantdelen, tillater denne cellekonstruksjon bruk av bare én tetningslist på hver side av membranen.

Noen ganger ønsker man å ha sideforingen 48, men ofte

er det ikke nødvendig at den er der. F.eks. ved elektrolyse av natriumkloridsaltvann som gir kaustikk i katolyttrommet med konsentrasjoner under ca. 22% ved katolytt-temperaturer under ca. 85°C, ville et jernmetall-ECTE 12 normalt ikke kreve en nikkelffiring 4 8 for å beskytte den mot katolytten. Men for saltvannselektrolyse ved katolytt-temperaturer over ca. 85°C og kaustikk-konsentrasjoner over ca. 22%, kreves normalt en nikkelffiring 48 for å beskytte metallet i ECTE-et 12 mot korrosjon av katolytten.

På figur 2 og 3 fremstår katolyttsiden (den venstre side) av ECTE-et 12 som speilbilde av dens anolyttside i denne sterkest foretrukne utførelsesform. Flensdelen 16 danner grensekanten av katolyttrommet 24, mens katolyttsideffiringen 48 og membran 2 7 danner de gjenværende avgrensninger. Adskilte katodeknaster 20 kan være kompakte, sylindriske eller kjeg.Le-konisk-formede fremstigninger som går utover fra bærerdelen 14 i katolyttrommet 24. De foretrukne kje glestumper vil sterkt nærme seg en rett sylinder. Formen til disse katodeknastene 20 er ikke kritisk. De er fortrinnsvis flate på sine ender 40,

og disse ender 40 ligger fortrinnsvis alle i det samme geometriske plan. Dette gjelder også de underskårne deksler 70

av katolyttsideffiringen 48 som omtalt nedenunder. Disse katodeknaster 20 og sideffiringsdeksler 70 kan formes og plasseres slik at de fører katolytten og gass-sirkulasjonen.

Når en sideffiringønskes på katolyttromsiden av ECTE 12, kan den lett fremskaffes på samme måte som anolyttromsideffi-ringen 26. Katolyttsideffiringen 48 er laget av et metall som er meget bestandig mot korroderende angrep fra katolytten i katolyttrommet 24. Metallet må også være tilstrekkelig seigt og bearbeidbart til å kunne presses fra en enkel metallplate i den ikke-plane viste form. Dette innbefatter å kunne ha de kjegle-koniske formede deksler 70 presset inn i platen. Selvfølgelig må disse deksler 70 være slik adskilt at de passer over og rundt de adskilte katodeknaster 20, samt de andre deler av siden av ECTE-et 12 som ellers ville være utsatt for katolytten i rom 24. Det foretrekkes at denne sideffiringen 48 har en innskåret leppe 72 som går rundt dens kant på en slik måte at den støter mot sideflaten 16c av flensdelen 16 på

den side av ECTE-et 12 som ligger mot katolyttrommet 24. Sideffiringen 4 8 er fortrinnsvis forbundet med ECTE-et 12 ved motstands eller kondensatoruttømningssveising av de innvendige ender 74 direkte på en buttende måte til de flate ender 40 av katodeknaster 20. D.v.s. dette er å foretrekke hvis metallet i ffiringen 48 og ECTE-et 12 er sveisbart forenelige med hverandre. Hvis disse metaller ikke er sveisbart forenelige, bør metallmellomstykker eller kombinasjoner av metallmellomstyk-

ker brukes som er sveisbart forenelig med metallet i ffiringen 48 og ECTE-et 12. Slike mellomstykker (ikke vist) er plassert mellom de flate ender 40 og de innvendige ender 74. Imidlertid, er r~.. z.ingen slike mellomstykker nødvendige når ffiringen 48 er laget av nikkel og ECTE-et 12 er laget av et smijern slik det fortrinnsvis er.

Det vil bemerkes at både anodekomponenten 36 og katodekomponenten 46 har sine ytterkanter rullet innover mot ECTE-et.12 og vekk fra membranen 27. Dette er gjort for å forhindre at de noen ganger taggete kanter av disse elektrodekomponenter kommer i kontakt med membranen 2 7 og river den opp.

Katodekomponenter er fortrinnsvis en hullet, i det vesentlige plan plate av nikkel og er festet til nikkelside-ffiringen 48 ved sveising av katoden 46 til utsiden 76 av dekslene 70 formet i sideffiringen 48. I denne foretrukne utførel-sesf orm har nikkelkatodekomponenten 4 6 et katalytisk belegg hos seg og tjener således som katode i seg selv. Den kan presses mot membranen 27 i likhet med den tilstøtende titan-anodekomponent 36 presset mot membranen slik at man praktisk talt ikke får noen åpning mellom membranen 27 og dens tilstø-tende elektroder.

Et foretrukket katalytisk belegg for nikkelkatodekompo-nent 4 6 er en heterogen blanding av nikkeloksyd og ruthenium-oksyd. En foretrukket fremgangsmåte for å avsette dette belegg er beskrevet i U.S. patentsøknad nr. 499.626 av 31. mai 1983. Selvfølgelig kunne nikkelkatodekomponenten 46 foreligge uten et katalytisk belegg, eller katodekomponenten kunne bare være et elektrisk overføringsmiddel for elektrisitet

som kommer fra katoden dannet av andre elementer (ikke vist) innstøpt i eller presset mot membranen.

Både anolytt- og katolyttrommene 22 og 24 har innløps-

og utløpsanordninger for innføring av råmaterialer og fjerning av produktgasser og væsker. Disse innløps- og utløps-anordninger går gjennom flensdelen 16 av ECTE-et 12. De foretrukne innløps- og utløps-anordninger er.best illustrert ved anolyttromsutløpsanordninger hvis forskjellige deler (80-85 på figur 1 og 180-185 på figur 4).er vist. En åpen sidekanal 80 er dannet i flensdelen 16 på dens anolyttside;

en åpning 81 er skåret i titansideffiringen 26. Åpning 81 i sideffiringen 26 faller sammen med avgrensningene til kanal 80. Dysen 82 er deretter tettende sveiset til. åpningen.81 i flensen av sideffiringen 26 på en slik.måte. at bunnen av dysen 82 i det minste når anolyttrommet 22 og toppen av dysen 82

i det minste strekker seg til toppen av flenskanalen 80 slik at ingen anolyttprodukter kan komme i kontakt med jernet i flens-

kanalen 80. Boltøreholdere 83 strekker seg fra siden av dysen 82 slik at dysen 82 kan festes til flensdelen 16 med bolter 84 skrudd inn i borede og gjengede huller 85 dannet i flensdelen 16.

Et anolyttromsinnløp (ikke vist) lignende anolyttroms-utløpet som nettopp er beskrevet er dannet på anolyttbunnsiden av flensdelen 16. Katolyttromsinnløps- og utløpsanordninger (ikke vist) er dannet på samme måte likesom anolyttromsutløp med unntagelse av at innløps og utløpsanordninger er dannet i flensdelen på katolyttsiden av ECTE-et 12 og med videre unntak av at katolyttdysene er laget av.nikkel i stedet for titan.

Den bipolare celle, virker som følger. Det tilførte saltvann føres kontinuerlig inn i anolyttrommet 22 gjennom anolyttromsinnløp, mens ferskvann eller fortynnede kaustikk-løsninger kan føres inn i katolyttrommet 24 gjennom katolytt-romsinnløp. Elektrisk energi (D-C.) pålegges gjennom celleserien på en slik måte at anoden 36 i hver celler er positiv i forhold til katoden 46 i denne celle; d.v.s.,;den positive elektriske leder i energikilden er elektrisk forbundet med anoden i den siste celleenhet ved én ende av celleserien, og den negative elektriske leder av energikilden er elektrisk forbundet med katoden til den siste celleenhet ved den andre ende av celleserien. Når man ser bort fra depolariserte katoder eller anoder forløper elektrolysen som følger. Klor-gass dannes kontinuerlig ved anoden 36, natriumkationer trans-porteres gjennom membran 2 7 til katolyttrommet. I katolyttrommet 24 dannes kontinuerlig hydrogengass og en vandig løs-ning av natriumhydroksyd. Klorgassen og brukt saltvann strømmer kontinuerlig fra anolyttkammeret 22 gjennom.anolytt-kammerutløpet, mens hydrogengass og natriumhydroksyd kontinuerlig går ut fra katolyttrommet 24 gjennom katolyttkammerut-løpet. Depolariserte elektroder kan brukes til å undertrykke produksjonen av hydrogen eller klor eller begge.deler om ønsket.

Sideffiringene 26 og 48 kan formes av flere plater som

er tettende sveiset sammen og danner en ugjennomtrengelig enkel

plate. Dette innbefatter evnen til å presses slik at de har kjeglekonisk-formede deksler 32 og 70. Det bør også være klart at oppfinnelsen ikke er begrenset til dekslene 32, 70 som er kjeglekonisk formet eller begrenset til anode- og katodeknastene 18 og. 20 som er sylindrisk eller kjeglekonisk formet. Endene 28 og 40 av knastene 18 og 20 bør gi tilstrekkelig over-flateområde for elektriske forbindelser til deres respektive elektroder til å gi en elektrisk vei med tilstrekkelig lav elektrisk motstand. Knastene 18 og 20 bør adskilles slik at de gir en temmelig jevn og temmelig lav elektrisk potensial-gradient over siden av den elektrode de er knyttet til. De bør være slik adskilt at de tillater fri elektrolyttsirkula-sjon fra ethvert ikke-opptatt punkt innenfor deres respektive elektrolyttrom til ethvert annet ikke-opptatt punkt i dette rom. Således vil knastene være temmelig jevnt adskilt fra hverandre i sine respektive rom. Det bør her bemerkes at selv om anode- og katodeknastene 18 og 20 er vist i en rygg til rygg sammenheng på bærerdel 14, behøver de ikke være dette.

De kan være forskjøvet fra hverandre.

Materialene som anode- og katodeknastene 18 og 20.er laget av, er fortrinnsvis de samme som i ECTE-et 12, da en del av denne oppfinnelse er å danne dem som en integral del av dette celleelement.

Metallene som anolytt- og katolyttsideffiringene 26 og 48 er laget av, er normalt forskjellige p.g.a. den forskjellige elektrolyttkorrosjon og elektrolytiske korrosjonsbetingelser som de er utsatt for. Dette gjelder ikke bare i klor-alkali-celleelektrolytter, men også i andre elektrolytter. Imidlertid, kan noen materialer være anvendelige i begge elektrolytter. Således må de valgte metaller velges slik at. de passer betingelsene som de skal utsettes for. Titan er gjerne det foretrukne metall for anolyttromffiringen 26.

Den foretrukne utførelsesform av den monopolare celleenhet fremstilt ved fremgangsmåten i denne oppfinnelse er. illustrert på figur 4. Bortsett fra anordningen og plasseringen av disse celleelementene, er den primære forskjell, mellom dem. og de bipolare celleenheter i.det vesentlige deres elektriske forbin-

delsesanordninger. En ytterligere forskjell er at en bipo-

lar celleenhet har sin lengste dimensjon orientert i den horisontale retning, mens en monopolar celleenhet har sin lengste dimensjon i den vertikale retning. Denne lengste dimensjonsforskjell er bare foretrukket, og er ikke kritisk for celler fremstilt ved foreliggende oppfinnelse.

Således kan man se at fremgangsmåten ifølge denne oppfinnelse gir celleenhetsdeler for sammensetning av en monopolar celleenhet som kan brukes som en bipolar celleenhet ved å bare omplassere sideffiringene og elektrodekomponentene og sørge for alle nødvendige elektriske forbindelser. Bærerdelen gir ikke bare tykkelsen som bærer vekten av enhver monopolar eller bipolar celleenhet, men den er også tilstrekkelig tykk (i det minste én centimeter) til å gi en meget lav elektrisk motstandsvei for de monopolare celleenheter. Denne kom-binasjon av trekk fører til en ny, enkel, utskiftbar ECTE

som er økonomisk å fremstille, økonomisk å sette sammen med andre celledeler for å fremstille enten en monopolar eller bipolar celleenhet, som er økonomisk å drive og som har en meget lang brukstid.

I den monopolare celleenhet som er illustrert på figur 4 brukes de samme henvisningstall for like deler i den bipolare celleenhet 10 på figurer 1-3.

I den monopolare anodecelleenhet. som .er illustrert på figur 4, er den enhetlige ECTE 12 utstyrt med anodesideffirin-ger 26 på motsatte sider derav som således danner anolytt-kamrene på de motsatte sider av bærerdelen 14. Celleenheten er videre forsynt med anodekomponenter 36 og membraner 27 for i det vesentlige å komplettere strukturkomponentene i anode-celleenheten. Hvis celleenheten er en katodecelleenhet,

er de elektriske forbindelsesanordninger slik at ECTE 12

gjøres katodisk idet elektrodene på motsatte sider av ECTE 12 er katoder og danner katolyttkammere på motsatte sider av bærerdelen 14 .

Selvfølgelig har de monopolare anode- og katode-ECTE-er

en elektrisk forbindelsesanordning såsom anode- eller katodesamleterminal 190. Disse forbindelsesanordninger er knyttet

til flensdelen 16. Ellers er de primære viktige struktur-forskjeller mellom monopolare og bipolare celleenheter at i en bipolar celleenhet har én side deler tilpasset for bruk i et anolyttmiljø, mens den motsatte side har deler tilpasset for bruk i et katolyttmiljø, men i en monopolar celleenhet,

er begge sider tilpasset for den samme elektrolytt. Men hvis delene er slik laget at de er utskiftbare mellom monopolare og bipolare celleenheter, er alt man må gjøre før disse deler settes sammen å bestemme hvilken type celleenheter man ønsker i den spesielle celleserie før man setter sammen deler tatt fra gruppen av deler fremstilt ifølge fremgangsmåten i denne oppfinnelse og følgelig fremgangsmåten for sammensetning av denne oppfinnelse.

Når således en monopolar anodecelleenhet for denne oppfinnelse er ønsket, festes en titansideffiring 26 til hver side av ECTE 12 etterfulgt av festet av anoden 36 til hver av sideffiringene. For katodecelleenheter for denne celleserie forbindes en nikkelsideffiring 4 8 med hver side av ECTE 12 etterfulgt av festet av en katodekomponent 46 til hver av sideffiringene 48.

Således er en generisk fremgangsmåte for fremstilling

og sammensetning av en celleenhet for hver filterpressecelleserie for både dei^Koriapsla^erxxj'bipolare filterpressetype av elektrokjemiske celleserier beskrevet.

Det nødvendige trinn for å avslutte sammensetningen av enhver filterpressecelleserie er at celleserien forbindes med elektrisk energi. En bipolar celleserie dannes ved for-bindelsen av en positiv elektrisk energikildeleder med én ende av en celleserie og en negativ.elektrisk energikildeleder med den andre ende av denne celleserie, .idet.poten-sialforskjellen mellom disse to ledere legges over de mellomliggende celleenheter i serien. En monopolar .filterpressetype-elektrokjemisk celleserie er fullstendig definert når alterne-rende celleenheter i serien er forbundet med en positiv og en negativ energikilde. D.v.s. hver annen celleenhet i en monopolar celleserie vil være forbundet med en positiv elektrisk energikilde med de andre celleenheter forbundet til en negativ

elektrisk energikilde.

Anode- eller katodesamleterminal 190 som brukes for å forbinde energikilden med den monopolare anodecelleenhet eller monopolare katodecelleenhet hhv., er fortrinnsvis støpt integralt med deres respektive ECTE-er 12, men behøver ikke å være det.

EKSEMPEL 1

Fire (4) elektriske strømtransmisjonselementer ble støpt for en nominell 61 cm x 61 cm monopolar elektrolysator.

Alle elektriske strømtransmisjonselementer var støpt

av ASTM A536, GRD65-45-12 smijern og var like med hensyn til som-støpt dimensjoner. Ferdige støp ble insipisert og funnet å være strukturelt hele og uten noen overflatedefekter. Pri-mærdimensjoner var: nominelle 61 cm x 61 cm utvendige dimensjoner, en 2 cm tykk bærerdel, seksten 2,5 cm diameter knaster befant seg på hver side av bærerdelen og direkte motsatt hverandre, et 2,5 cm bredt tetningsanordningsområde 6,4 cm tykt rundt kanten av cellestøpen. Behandlede områder innbefattet tetningsanordningssider (begge sider parallelle)

og toppen av hver knast (hver side behandlet i et eneste plan og parallelle med den motsatte side). Det var seksten knaster på hver side.

Katodecellen inneholdt 0,9 mm tykke beskyttende nikkel-ffiringer på hver side av celleenheten. Innløps- og utløps-ventiler som også var konstruert av nikkel ble forsveiset til f firingene før punktsveising av f firingene til celleenheten. Ferdig sammensetning innbefattet punktsveising av katalytisk belagte nikkelelektroder til foringene ved hvert.knastpunkt.

Avstanden mellom planene av knastenes ender var 58,2 mm

for den monopolare katodecelle, hvilket tilsvarer ECTE-tykkelsen. Den totale celletykkelse fra utsiden av én nikkel-elektrodekomponent til utsiden av den andre nikkelelektrode-komponenten var 69,2 mm. Således var ECTE-tykkelsen 92%

av den totale tykkelse.

Katodeendecellen lignet katodecellen med unntagelse av

at en beskyttende nikkelffiring ikke ble krevet på én side,

samt mangelen på en medfølgende nikkelelektrode.

Anodecellen inneholdt 0,9 mm tykke beskyttende titan-ffiringer på hver side av ECTE-et. Innløps- og utløpsdyser,

også konstruert av titan, ble forsveiset til ffiringene før punktsveising av ffiringene.til ECTE-et. Ferdig sammensetning innbefattet punktsveising av titanelektroder til ffiringene ved. hvert knastpunkt gjennom mellomliggende vanadium-og titanoblater.

Anodene ble belagt med et katalytisk sjikt av blandede ok-syder av ruthenium og titan.

Anodeendecellen lignet anodecellen med unntagelse at en beskyttende fSring ikke ble krevet på én side, samt mangelen på en medfølgende titanelektrode.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av et elektrisk strøm-transmis jonselement som er anvendelig som en hovedkomponent i én av flere gjentatte celleenheter plassert mellom to endeceller av en filterpressetypeserie av elektrokjemiske celler, hvilken fremgangsmåte omfatter trinnene: å forme det elektriske strømtransmisjonselement fra et elektrisk ledende metall i en form, hvilken form har innsiden slik formet at transmisjonselementet har en plan bærerdel, en rammelignende flensdel som går rundt ytterkan-ten av bærerdelen som danner kantavgrensningene for elektrode-rom som befinner seg på motsatte sider av bærerdelen, og flere knaster som stikker ut fra motsatte sider av bærerdelen, hvilket transmisjonselement omfatter et integralt formet, ett-stykks strukturelement, karakterisert ved at transmisjonselementet er egnet for bruk i en monopolar eller en bipolar celleenhet og inneholder tilknytningsanordninger for minst én elektrisk strømførende leder plassert på bærerdelen eller flensdelen av transmisjonselementet, hvori tilknytningsanordningene utelukkende anvendes for endecelleenhetene av en bipolar celleserie eller anvendes for hver av celleenhetene i en monopolar celleserie.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter trinnene: å forme en sideffiring for minst én side av de motsatte sider i det elektriske strømtransmisjonselement fra minst én metallplate som er ugjennomtrengelig for og kjemisk ikke-reaktiv med elektrolytten som den skal utsettes for, hvilken sideffiring er slik formet at den dekker siden og i det vesentlige passer til formen av det elektriske strømtransmisjons-element og har deksler presset inn i sideffiringen på en slik måte at ffiringen kan festes elektrisk og mekanisk til knastene på denne side av det elektriske strømtransmisjonselement ved sveising, og sveising av minst flere av dekslene i sideffiringen til knastene.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den innbefatter trinnet sveising av sideffiringen til knastene i det elektriske strøm-transmis jonselement gjennom et metallmellomstykke plassert mellom knastene og sideffiringen, hvori metallmellomstykket er et metall som er sveisbart forenelig med begge metaller i det elektriske strømtransmisjonselement og sideffiringen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at det elektriske strøm-transmis jonselement fremstilles av et jernmetall, og sideffiringen fremstilles av et metall valgt fra titan og nikkel.

5. Fremgangsmåte ved fremstilling og sammensetning av en celleenhet som kan plasseres mellom to endeceller i en filterpressetype-elektrolysecelleserie, hvilken fremgangsmåte omfatter: (A) forming av en integral kompaktstøp av et elektrisk strømtransmisjonselement for celleenheten fra et elektrisk ledende metall ved å helle det smeltede metall i en form, hvilken form har innsiden slik formet at det elektriske strømtransmisjonselement har: (1) en plan bærerdel, (2) en rammelignende flensdel rundt kanten av støpen som danner utsideavgrensningene til elektroderommene som befinner seg på motsatte sider av den plane bærerdel, og (3) kompakte knaster som stikker utover fra motsatte sider av den plane bærerdel; (B) fjerning av det elektriske strømtransmisjonselement fra formen; (C) sveising av en i det vesentlige plant, anbrakt elektrodekomponent til endene av knastene, karakterisert ved at celleenheten inneholder tilknytningsanordninger for minst én elektrisk strømfø-rende leder plassert på den plane bærerdel eller flensdelen av det elektriske strømtransmisjonselement og er egnet for bruk i en monopolar celleserie.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at en) i sidef fir ing er festet til minst én side av det elektriske strømtransmisjonselement mellom transmisjonselementet og elektrodekomponenten og derved levner elektrodekomponenten knyttet til sideffiringen i stedet for transmisjonselementet.

7. Fremgangsmåte ved fremstilling og sammensetning av en celleenhet som kan plasseres mellom to endeceller i en filterpresseelektrolysecelleserie> hvilken fremgangsmåte omfatter: (A) forming av en integral kompaktstøp av et elektrisk strømtransmisjonselement for celleenheten ved å helle et smeltet, elektrisk ledende metall i en form, avkjøle metallet inntil det blir tilstrekkelig stivt til å bibeholde den form som formen har gitt det etter at det fjernes fra formen, hvilken form har innsiden slik formet at transmisjonselementet har: (1) en plan bærerdel, (2) en rammelignende flensdel rundt ytterkantene av bærerdelen som former utsideavgrensningene til elektroderommene som befinner seg på motsatte sider av bærerdelen, og (3) kompakte knaster som stikker utover fra motsatte sider av bærerdelen; (B) fjerning av transmisjonselementet fra formen; (C) festing av en sideffiring til hver side av transmisjonselementet, hvilken sideffiring forut er blitt formet fra minst én metallplate som er ugjennomtrengelig for og kjemisk ikke-reaktiv med elektrolytten som den skal utsettes for og som er dannet for å dekke sidene av transmisjonselementet og formet til å i det vesentlige passe til formen av siden til transmisjonselementet, hvilken sideffiring har fordypninger i platen slik at fordypningene passer over knastene, hvilken forbindelse av sideffiringene til sidene i transmisjonselementet utføres ved å sveise minst halvparten av fordypningene til knastene som befinner seg på hver side av transmisjonselementet; (D) sveising av i det vesentlige plant plasserte elektrodekomponenter til endene av fordypningene til de to sideffiringene, og er karakterisert ved at celleenheten inneholder tilknytningsanordninger for minst én elektrisk strømførende leder plassert på den plane bærerdel eller flensdelen av det elektriske strømtransmisjonselement og er egnet for bruk i en monopolar celleserie.