Przedmiotem wynalazku jest elektroda do sto¬ sowania w elektrolizerze, zwlaszcza w elektrolize- rze typu prasy filtracyjnej.Znane sa elektrolizery wyposazone w wiele prze¬ miennie rozmieszczonych anod i katod o budowie perforowanej osadzonych w oddzielnych przestrze¬ niach anodowych i katodowych. Elektrolizery za¬ wieraja równiez separator, który moze stanowic hydraulicznie przepuszczalna porowata przepona lub zasadniczo hydraulicznie nieprzepuszczalna przepona jonowymienna umieszczona miedzy sasia¬ dujacymi anodami i katodami, oddzielajaca prze¬ strzenie anodowe od przestrzeni katodowych. Elek¬ trolizery sa takze wyposazone w srodki do poda¬ wania elektrolitu do przestrzeni anodowych i w razie potrzeby cieczy do przestrzeni katodowych oraz w srodki do usuwania produktów elektrolizy z tych przestrzeni. W takich elektrolizerach elek¬ trody moga byc utworzone przez pare nie styka¬ jacych sie z soba plyt.Elektrolizer moze byc stosowany na przyklad do elektrolizy roztworów chlorków metali alkalicz¬ nych takich jak wodny roztwór chlorku sodu.W przypadku elektrolizera wyposazonego w poro¬ wata przepone, wodny roztwór chlorku metalu al¬ kalicznego wprowadza sie do przestrzeni anodo¬ wej i chlor wydziela sie z przestrzeni anodowej a wodór i roztwór zawierajacy wodorotlenek me¬ talu alkalicznego odbiera sie z przestrzeni kato¬ dowej. W przypadku elektrolizera wyposazonego 10 15 30 w przepone jonowymienna, wodny roztwór chlor¬ ku metalu alkalicznego wprowadza sie do prze¬ strzeni anodowych elektrolizera i wode lub roz¬ cienczony wodny roztwór wodorotlenku metalu al¬ kalicznego wprowadza sie do przestrzeni katodo¬ wych a chlor i wyczerpany wodny roztwór chlor¬ ku metalu alkalicznego odprowadza sie z prze¬ strzeni anodowych i wodorotlenek metalu alka¬ licznego odprowadza sie z przestrzeni katodowych.Pozadane jest, aby taki elektrolizer pracowal przy mozliwie niskim napieciu i zuzywal mozliwie malo mocy. Napiecie jest okreslane czesciowo przez odstep miedzyelektrodowy, to jest odstep miedzy anoda i sasiadujaca z nia katoda i w ostatnich konstrukcjach elektrolizerów proponuje sie ustawiac maly odstep anoda—katoda, docho¬ dzacy nawet do zera, a anoda i katoda sa w kon¬ takcie z separatorem umieszczonym miedzy anoda i katoda.Jednakze elektrolizery, w których odstep miedzy anoda i katoda jest zerowy stwarzaja problem polegajacy na tym, ze kontakt separatora z anoda i katoda moze prowadzic do nacisku wywieranego na separator i moze powodowac odchylenia od równomiernosci w separatorze lub nawet jego pek¬ niecie.Szczególny przypadek jest, gdy separator stano¬ wi przepona jonowymienna, gdzie pozadane jest stosowanie cisnienia na przepone poprzez perforo¬ wana anode i katode. 136 3903 136 390 4 Proponowane sa rózne rozwiazania przedstawio¬ nych wyzej problemów. Mozna stosowac elektro¬ de, która zawiera centralna pionowo umieszczona plyte, nie stykajaca sie z soba pionowo rozmiesz¬ czone zebra usytuowane na kazdej stronie plyty i perforowane oslony przymocowane do zeber. Gdy taka elektrode montuje sie w elektrolizerze, zebra anody sa przesuniete w stosunku do sasiadujacej z nia katody tak, ze separator znajdujacy sie mie¬ dzy elektrodami nie jest zakleszczony miedzy sa¬ siadujacymi zebrami i przybiera ksztalt niewiel¬ kiej sinusoidy. W innej proponowanej elektrodzie plyta i zebra sa zastapione przez pofaldowana ply¬ te metalowa z pionowo rozmieszczonymi wierz¬ cholkami i perforowanymi oslonami na kazdej stronie plyty przylaczonymi do wierzcholków. Gdy taka elektrode montuje sie do elektrolizera, wierz¬ cholki anody sa przesuniete w stosunku do wierz¬ cholków sasiadujacej z nia katody tak, aby sepa¬ rator znajdujacy sie miedzy elektrodami nie byl zakleszczony miedzy sasiadujacymi z soba wierz¬ cholkami i przyjal ksztalt niewielkiej sinusoidy Elektrody wymienionych wyzej typów stosuje sie w charakterze urzadzen rozprowadzajacych prad i separator stanowi staly, polimeryczny elek¬ trolit, to jest niejonowa przepone, w której elek¬ trody sa przymocowane, na przyklad osadzone w powierzchni przepony! Gdy takie elektrody lub urzadzenia rozprowa¬ dzajace prad sa instalowane w elektrolizerze, pio¬ nowo osadzone zebra i wierzcholki chociaz pozwa¬ laja na pionowy przeplyw roztworów w przestrze¬ niach anodowych i katodowych elektrolizera, jed¬ nak nie pozwalaja na poziomy przeplyw roztwo¬ rów, co powoduje, ze mieszanie roztworów w roz¬ dzielonych przestrzeniach anodowych i katodowych nie jest tak dobre jak jest pozadane. W praktyce roztwory w przestrzeniach elektrolizera moga wy¬ kazywac gradienty stezenie spowodowane niedo¬ statecznym mieszaniem.Obecny wynalazek dotyczy elektrody, która po¬ zwala na równy rozklad cisnienia wywieranego na separator znajdujacy sie miedzy i w kontakcie z sasiadujacymi elektrodami, o prostej konstrukcji i latwej do wykonania. Ponadto elektroda wedlug wynalazku pozwala na poziomy i pionowy prze¬ plyw roztworów w przestrzeniach elektrodowych elektrolizera, umozliwiajac tym samym dobre mie¬ szanie roztworów w przestrzeniach elektrodowych.Wedlug wynalazku elektroda zawiera elektrycz¬ nie przewodzacy material warstwowy i co naj¬ mniej jedna elastyczna, elektrycznie przewodzaca warstwe perforowana nie stykajaca sie i niezalez¬ na od materialu warstwowego i polaczona z nim w sposób umozliwiajacy przeplyw pradu, przy czym na co najmniej jednej powierzchni materia¬ lu warstwowego jest rozmieszczona duza ilosc wy¬ stepów, przy czym wystepy sa niezalezne od siebie i nie stykaja sie z soba, usytuowanych w jednym kierunku i w kierunku poprzecznym do pierwsze¬ go kierunku i w której elastyczna, elektrycznie przewodzaca perforowana warstwa lub warstwy sa polaczone z wystepami w sposób umozliwiajacy przeplyw pradu.Elektrode, w której warstwa perforowana jest polaczona z wystepami na jednej powierzchni warstwy mozna stosowac jako elektrode koncowa w elektrolizerze. Gdy elektroda sluzy jako elek¬ troda wewnetrzna w elektrolizerze, korzystnie za¬ wiera ona wystepy na obu powierzchniach war¬ stwy a warstwy perforowane sa polaczone z wy¬ stepami na obu powierzchniach w sposób umozli¬ wiajacy przeplyw pradu.Gdy wystepy na warstwie sa niezalezne od sie¬ bie i nie stykaja sie z soba w jednym kierunku poprzecznym do tego kierunku, mozliwy bedzie przeplyw roztworu w obu, poziomym i pionowym kierunku w przestrzeni miedzy warstwa i warstwa perforowana. Aby umozliwic przeplyw roztworu w kierunku poprzecznym do plaszczyzny plyt per¬ forowanych i poprzecznym do plaszczyzny war¬ stwy, korzystne jest, gdy elektroda zawierajaca dwie takie perforowane warstwy miala otwory w warstwie.Warstwa moze byc metalowa. Material konstruk¬ cyjny warstwy zalezy od tego, czy elektroda be¬ dzie stosowana jako anoda czy katoda i od ro¬ dzaju elektrolitu, który bedzie poddawany elek¬ trolizie. Na przyklad, gdy elektroda jest stosowa¬ na jako anoda, zwlaszcza w elektrolizerze, w któ¬ rym elektrolizie poddaje sie wodny roztwór chlor¬ ku metalu alkalicznego, moze byc wykonana z tak zwanego brazu zaworowego takiego jak tytan, cyr¬ kon, niob, tantal lub wolfram lub stop zawiera¬ jacy glównie jeden lub wiecej tych metali. Gdy elektroda jest stosowana jako katoda, warstwa moze byc na przyklad ze stali takiej jak stal nie¬ rdzewna lub stal miekka, niklu, miedzi lub ze sta¬ li pokrytej niklem lub miedzia.Pozadane jest, aby warstwa elektrody miala ta¬ ka grubosc, aby warstwa byla elastyczna i ko¬ rzystnie sprezysta.Wystepy na powierzchni warstwy beda elektry¬ cznie przewodzace i moga byc metalowe i wyko¬ nane w rózny sposób. Na przyklad wystepy na powierzchni warstwy moga miec ksztalt stozka lub scietego stozka i moga byc utworzone przez zasto¬ sowanie odpowiedniego noza strugarskiego do prze¬ ciwleglej powierzchni warstwy. Gdy wystepy maja ksztalt stozkowy lub ksztalt scietego stozka i sa utworzone w ten sposób na obu powierzchniach warstwy, wystepy na jednej powierzchni warstwy koniecznie musza byc ulozone naprzemiennie w odniesieniu do wystepów na drugiej powierzchni warstwy. W innej metodzie wystepy mozna for¬ mowac przez utworzenie par naciec w warstwie i wytlaczanie czesci warstwy miedzy nacieciami z plaszczyzny warstwy. W tym przypadku rów¬ niez wystepy na jednej powierzchni warstwy beda ulozone naprzemiennie w odniesieniu do wyste¬ pów na drugiej powierzchni warstwy.Wystepy sa korzystnie symetrycznie rozstawione jeden od drugiego. Na przyklad moga byc roz¬ mieszczone oddzielnie w równych odstepach w jed¬ nym kierunku i rozmieszczone oddzielnie w rów¬ nych odstepach, które moga byc takie same, w kierunku poprzecznym, na przyklad zasadniczo pod katem prostym do pierwszego kierunku.Jednakze odleglosc miedzy wystepami w jednym kierunku, to jest rozstep wystepów moze róznic 10 15 20 25 30 35 40 43 50 55 60136 390 5 6 sie od rozstepu wystepów w kierunku poprzecz¬ nym do pierwszego kierunku. Tak wiec, gdy elek¬ tryczne przewodnictwo warstwy perforowanej po¬ laczonej z wystepami jest wieksze w jednym kie¬ runku niz w kierunku poprzecznym do niego, jak moze byc w przypadku warstwy z siatki metalo¬ wej rozciaganej, wówczas pozadane jest zaplano¬ wanie rozstepu wystepów w jednym kierunku wieksze niz rozstepu w kierunku poprzecznym do niego w celu zmniejszenia spadku napiecia i aby umozliwic równomierne rozprowadzenie pradu elek¬ trycznego w warstwie perforowanej elektrody.Wy¬ sokosc wystepów od plaszczyzny warstwy zalezy od odleglosci miedzy warstwa i warstwa perforo¬ wana, a w strukturze zawierajacej dwie takie war¬ stwy od odleglosci miedzy warstwami perforowa¬ nymi a tym samym od glebokosci przestrzeni elek¬ trodowej w elektrolizerze zawierajacym taka elek¬ trode.Wysokosc wystepów od plaszczyzny warstwy moze na przyklad wynosic od 2 do 15 mm. Odle¬ glosc miedzy sasiadujacymi wystepami na po¬ wierzchni warstwy moze na przyklad wynosic od 1 do 50 cm, na przyklad 2 do 25 cm.Aby separator nie byl zakleszczony miedzy wy¬ stepami na sasiadujacych elektrodach, korzystne jest, aby wystepy na jednej powierzchni byly ulo¬ zone naprzemiennie w odniesieniu do wystepów na przeciwnej stronie warstwy.Pozadane jest, aby warstwa perforowana byla z metalu lub stopu i zwykle z takiego samego materialu jak warstwa. Tak wiec, gdy elektroda jest stosowana jako anoda, warstwa perforowana moze byc wykonana z brazu zaworowego lub stopu zawierajacego glównie braz zaworowy. Gdy elek¬ troda jest stosowana jako katoda, warstwa perfo¬ rowana moze byc na przyklad ze stali nierdzewnej, stali miekkiej, niklu, miedzi lub stali pokrytej ni¬ klem lub miedzia.Warstwa perforowana moze miec dowolna struk¬ ture i dokladnie okreslona struktura nie jest istot¬ na. Tak wiec, warstwa perforowana moze byc z siatki metalowej rozciaganej, siatki tkanej z dru¬ tu lub moze byc to arkusz perforowany. Warstwa przewodzaca moze byc polaczona z wystepami na warstwie w sposób umozliwiajacy przeplyw pradu za pomoca dowolnych odpowiednich srodków, na przyklad przez zgrzewanie, lutowanie lub przy uzyciu elektrycznie przewodzacego cementu.Aby cisnienie stosowane na separator znajdujacy sie miedzy sasiadujacymi elektrodami moglo byc równomiernie przykladane warstwa perforowana musi byc elastyczna i jest szczególnie pozadane, aby miala elastycznosc wieksza niz material war¬ stwy elektrody. Wymiary a szczególnie grubosc warstwy perforowanej powinna byc dobrana tak, aby uzyskac zadana elastycznosc. Chociaz zadana elastycznosc bedzie zalezala czesciowo od materia¬ lu warstwy perforowanej, grubosc bedzie zwykle w zakresie od 0,1 do 1 mm. Korzystne jest, aby warstwa perforowana byla sprezysta.Elektrolizer moze zawierac duza liczbe elektrod rozmieszczonych alternatywnie jako anody i katody miedzy elektrodami koncowymi, a kazda elektroda zawiera warstwe perforowana umieszczona na wy¬ stepach na jednej powierzchni warstwy i na wy¬ stepach na przeciwnej powierzchni warstwy.Wystepy w elektrodzie, na przyklad w anodzie sa korzystnie tak usytuowane, ze sa one przesunie¬ te w stosunku do wystepów w elektrodzie, na przyklad w katodzie sasiadujacej z nia, tak, ze se¬ parator znajdujacy sie miedzy warstwami perfo¬ rowanymi sasiadujacych elektrod nie jest zaklesz¬ czony miedzy dwoma sasiadujacymi wystepami, co pozwala na unikanie odchylen od równomiernosci w separatorze lub nawet pekniec separatora.Elektrody, a przynajmniej ich warstwy perforo¬ wane moga byc powlekane elektroprzewodzacym, elektrokatalitycznie aktywnym materialem. Na przyklad, gdy elektroda jest stosowana jako ano¬ da, na przyklad w elektrolizie roztworu wodnego chlorku metalu alkalicznego, anoda moze byc po¬ wlekana jednym lub wieksza iloscia metali z gru¬ py platynowców, to jest platyna, rodem, irydem, rutenem, osmem lub palladem iAub tlenkiem jed¬ nego lub wiekszej ilosci tych metali. Powloka me¬ talu z grupy platynowców i/lub tlenku moze byc obecna w domieszce z jednym lub wiecej tlenków metali nieszlachetnych, zwlaszcza z jednym lub wiecej tlenków metali powlokotwórczych, na przy¬ klad z dwutlenkiem tytanu. Elektroprzewodzace, elektrokatalitycznie aktywne materialy stosowane jako powloki anod w elektrolizerach, zwlaszcza w elektrolizerach do elektrolizy wodnych roztworów chlorków metali alkalicznych i metody stosowa¬ nia takich powlok sa dobrze znane.Gdy elektroda jest stosowana jako katoda, na przyklad w elektrolizie wodnego roztworu chlorku metalu alkalicznego, katoda moze byc powlekana materialem przeznaczonym do zmniejszania nad- napiecia wodoru na katodzie. Odpowiednie powlo¬ ki sa dobrze znane.Elektrolizer, w którym instaluje sie elektrode wedlug wynalazku moze byc typu przeponowego lub membranowego. W elektrolizerze typu przepo¬ nowego separatory umieszczone miedzy sasiaduja¬ cymi anodami i katodami tworza oddzielne prze¬ strzenie anodowe i przestrzenie katodowe i sa mi- kroporowate i elektrolit przeplywa przez przepony z przestrzeni anodowych do przestrzeni katodo¬ wych. Tak wiec, w przypadku, gdy elektrolizie poddaje sie wodny roztwór chlorku metalu alka¬ licznego, roztwór, który jest produkowany zawiera wodny roztwór chlorku metalu alkalicznego i wo¬ dorotlenek metalu alkalicznego. W elektrolizerze typu membranowego separatory sa zasadniczo hy¬ draulicznie nieprzepuszczalne i stosowane jony sa transportowane przez membrany miedzy .przestrze¬ niami elektrolizera. Tak wiec, gdy membrana jest kationowyniienna, kationy transportowane sa przez membrane i w przypadku, gdy elektrolizie podda¬ je sie wodny roztwór chlorku metalu alkalicznego, roztwór zawiera wodny roztwór wodorotlenku me¬ talu alkalicznego.Gdy separator stosowany w elektrolizerze jest przepona mikroporowata rodzaj tej przepony za¬ lezy od rodzaju elektrolitu poddawanego elektroli¬ zie. Przepona powinna byc odporna na degradacje przez elektrolit i przez produkty elektrolizy i gdy elektrolizie poddaje sie wodny roztwór chlorku 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60136 390 metalu alkalicznego przepona moze byc wykonana z materialu polimerycznego zawierajacego fluor, gdyz materialy takie sa zwykle odporne na degra¬ dacje przez chlor i wodorotlenek metalu alkalicz¬ nego powstajacy w wyniku elektrolizy. Korzystnie mikroporowata przepona jest wykonana z poli- tetrafluoroetylenu, chociaz moga byc stosowane i inne materialy takie jak na przyklad kopolimery tetrafluoroetylenu i heksafluoropropylenu, polime¬ ry i kopolimery fluorku winylidenu i kopolimery fluorowanego etylenu i propylenu. Odpowiednie mikroporowate przepony sa opisane w opisie pa¬ tentowym Wielkiej Brytanii nr 1 503 915, w którym przedstawiono mikroporowata przepone z politetra- fluoroetylenu o mikrostrukturze wezlowej polaczo¬ nej fibrylami. W opisie patentowym Wielkiej Bry¬ tanii nr 1 081 046 opisano mikroporowata przepone utworzona przez ekstrakcje czastek napelniacza z warstwy politetrafluoroetylenu. Inne odpowiednie przepony mikroporowate sa opisane w literaturze.Gdy separator jest membrana kationowymienna, rodzaj membrany równiez bedzie zalezal od ro¬ dzaju elektrolitu poddawanego elektrolizie. Mem¬ brana powinna byc odporna na degradacje przez elektrolit i przez produkty elektrolizy i gdy elek¬ trolizie poddaje sie wodny roztwór chlorku metalu alkalicznego, membrana moze byc wykonana z po¬ limerycznego materialu zawierajacego fluor i za¬ wierajacego grupy kationowymienne, na przyklad grupy kwasu sulfonowego, karboksylowego lub fos- fonowego lub ich pochodnych lub mieszanine dwu lub wiecej takich grup.Odpowiednie membrany kationowymienne opi¬ sane sa na przyklad w opisach patentowych Wiel¬ kiej Brytanii nr nr 1184 321, 1402 920, 1406 673, 1455 070, 1497 748, 1 497 749, 1 518 387 i 1 531068.Elektroda wedlug wynalazku moze byc stoso¬ wana jako urzadzenie rozprowadzajace prad w elektrolizerze wyposazonym w jonowymienna mem¬ brane, która jest tak zwanym stalym polimerycz- nym elektrolitem. Staly polimeryczny elektrolit za¬ wiera membrane jonowymienna, z której jedna powierzchnia polaczony jest elektroprzewodzacy, elektrokatalitycznie aktywny material anody i z której druga powierzchnia jest polaczony elektro¬ przewodzacy, elektrokatalitycznie aktywny mate¬ rial katody. Takie stale polimeryczne elektrolity sa znane w literaturze.Urzadzenie rozprowadzajace prad anodowy, któ¬ re w elektrolizerze wlacza plaszczyzne anody sta¬ lego polimerycznego elektrolitu, w przypadku elek¬ trolizy wodnego roztworu chlorku metalu alka¬ licznego powinno miec wyzsze nadnapiecie chloru niz anoda na powierzchni membrany, aby zmniej¬ szyc prawdopodobienstwo wydzielania sie chloru na powierzchni urzadzenia rozprowadzajacego prad anodowy. Jednakze jest wskazane, aby powierzch¬ nia urzadzenia rozprowadzajacego prad anodowy lub co najmniej te powierzchnie, które sa w kon¬ takcie z anoda na membranie, mialy powloke zdol¬ na do pasywacji, zwlaszcza, gdy urzadzenie roz¬ prowadzajace prad anodowy jest wykonane z bra¬ zu zaworowego.Gdy elektrolizie poddaje sie wodny roztwór chlorku metalu alkalicznego korzystnie jest z po¬ dobnych przyczyn, aby material urzadzenia roz¬ prowadzajacego prad katodowy mial wyzsze nad¬ napiecie wodoru niz katoda na powierzchni mem¬ brany. 5 Elektrody moga byc zaopatrzone w srodki do zasilania ich moca elektryczna. Na przyklad srodki te moga stanowic wystep uksztaltowany odpowied¬ nio do przylaczenia do szyny zbiorczej, gdy elek¬ troda jest montowana w elektrolizerze. 10 Wymiary elektrody w kierunku przeplywu prada a zwlaszcza wymiary warstwy lub warstw perfo¬ rowanych elektrody w tym kierunku korzystnie sa w zakresie od 15 do 60 cm, aby umozliwic krótka droge pradu, która zapewni maly spadek 15 napiecia w elektrodzie bez stosowania urzadzen przenoszacych prad.Elektroda wedlug wynalazku moze byc umiesz¬ czona w przekladce uszczelniajacej dla latwego instalowania jej w elektrolizerze. Na przyklad * przekladka uszczelniajaca moze byc w postaci wy¬ krojonej ramy o wymiarach wykroju dostosowa¬ nych do wymiarów warstwy elektrody. Grubosc przekladki uszczelniajacej jest zwykle zasadniczo taka sama jak odleglosc miedzy zewnetrznymi 85 plaszczyznami warstw perforowanych elektrody.Alternatywnie wymiary warstwy, to jest dlugosc i szerokosc moga byc nieco wieksze niz odpowied¬ nie wymiary warstw perforowanych i warstwa moze byc umieszczona miedzy para przekladek 30 uszczelniajacych podobnych do ramy.Przekladki uszczelniajace powinny byc wykona¬ ne z materialu elektrycznie izolacyjnego. Wskaza¬ ne jest, aby material elektrycznie izolacyjny byl odporny na dzialanie roztworów w elektrolizerze. 35 Odpowiednim takim materialem jest material po¬ limeryczny zawierajacy fluor, na przyklad poli- tetrafluoroetylen, polifluorek winilidenu lub kopo¬ limer fluorowanego etylenu i propylenu. Innym odpowiednim materialem jest kauczuk EPDM. 40 W elektrolizerze, w którym zamontowane sa elektrody wedlug wynalazku, pojedyncze przestrze¬ nie anodowe beda wyposazone w srodki do zasila¬ nia przestrzeni w elektrolit dogodnie ze zbiornika i w srodki do usuwania produktów elektrolizy z 45 przestrzeni. Podobnie pojedyncze przestrzenie ka¬ todowe beda wyposazone w srodki do usuwania produktów elektrolizy z przestrzeni i ewentualnie w srodki do doprowadzania wody lub innego ply¬ nu do przestrzeni dogodnie ze zbiornika. 50 Na przyklad, gdy prowadzi sie elektrolize wod¬ nego roztworu chlorku metalu alkalicznego, prze¬ strzenie anodowe elektrolizera beda wyposazone w srodki do podawania wodnego roztworu chlorku metalu alkalicznego do przestrzeni anodowych i w w razie potrzeby w srodki do usuwania wyczerpa¬ nego wodnego roztworu chlorku metalu alkalicz¬ nego z przestrzeni anodowych i przestrzenie kato¬ dowe elektrolizera beda wyposazone w srodki do usuwania wodoru i roztworu zawierajacego wodo- 60 rotlenek metalu alkalicznego z przestrzeni katodo¬ wych i ewentualnie w razie potrzeby w srodki do podawania wody lub rozcienczonego roztworu wodorotlenku metalu alkalicznego do przestrzeni katodowych. 65 Chociaz mozliwe jest, aby srodki do zasilania136 390 o 16 elektrolitem i do usuwania produktów elektrolizy hyly dostarczane oddzielnymi rurami do kazdej lub z kazdej kolejnej przestrzeni anodowej i ka¬ todowej elektrolizera. Taki uklad moze byc zbyt skomplikowany i niewygodny, zwlaszcza w elek¬ trolizerze typu prasy filtracyjnej, który moze za¬ wierac duza liczbe takich przestrzeni. W korzyst¬ nym typie elektrolizera przekladki uszczelniajace maja wiele otworów, które w elektrolizerze wy¬ znaczaja oddzielne przestrzenie na dlugosc elek¬ trolizera i przez które elektrolit moze byc dostar¬ czany do przestrzeni anodowych i produkty elek¬ trolizy moga byc usuwane z przestrzeni anodowych i katodowych. Przestrzenie na dlugosc elektrolize¬ ra moga laczyc sie z przestrzeniami anodowymi i przestrzeniami katodowymi elektrolizera przez kanaly w przekladkach uszczelniajacych, na przy¬ klad w sciankach przekladek.Gdy elektrolizer zawiera hydraulicznie przepusz¬ czalne przepony, moga one miec dwa lub trzy otwory, które wyznaczaja dwie lub trzy przestrze¬ nie na dlugosc elektrolizera, z których elektrolit moze byc podawany do przestrzeni anodowych elektrolizera i przez które produkty elektrolizy moga byc usuwane z przestrzeni anodowych i ka¬ todowych elektrolizera.Gdy elektrolizer zawiera membrany jonowymien¬ ne, moga one miec cztery otwory, które wyzna¬ czaja cztery przestrzenie na dlugosc elektrolizera, przez które elektrolit i woda lub inny plyn moga byc podawane kolejno do przestrzeni anodowych i katodowych elektrolizera i przez które produkty elektrolizy moga byc usuwane z przestrzeni ano¬ dowych i katodowych elektrolizera.W alternatywnym wariancie elektrody, otwory moga znajdowac sie w warstwie elektrody i w elektrolizerze tworza czesc przestrzeni na dlugosc elektrolizera.Niezbedne jest, aby przestrzenie na dlugosc elek¬ trolizera polaczone z przestrzeniami anodowymi elektrolizera byly izolowane elektrycznie od prze¬ strzeni na dlugosc elektrolizera polaczonych z przestrzeniami katodowymi elektrolizera. Tak wiec w alternatywnym wariancie jeden lub wiecej otwo¬ rów w strukturze elektrody powinien miec przy¬ najmniej wykladzine z materialu elektrycznie izo¬ lacyjnego, aby osiagnac potrzebna izolacje elek¬ tryczna miedzy przestrzeniami lub potrzebna izo¬ lacje mozna uzyskac, gdy otwory w strukturze elektrody sa wykonane z elektrycznie izolacyjne¬ go materialu.Separatory w elektrolizerze moga miec duza licz¬ be otworów, które tworza przestrzenie na dlugosc elektrolizera lub moga byc polaczone przekladka lub przekladakami uszczelniajacymi, które maja zadana liczbe otworów.Elektroda wedlug wynalazku moze byc elektroda dwubiegunowa, która zawiera pierwsza warstwe korzystnie metalowa i druga warstwe równiez ko¬ rzystnie metalowa, polaczone w sposób umozliwia¬ jacy przeplyw pradu, warstwe zawierajaca duza liczbe wystepów na powierzchniach, przy czym wystepy te sa niezalezne od siebie i nie stykaja sie z soba, usytuowanych w jednym kierunku i w kierunku poprzecznym do pierwszego, kazda plasz¬ czyzna warstwy ma elastyczna, elektrycznie prze¬ wodzaca warstwe perforowana polaczona z wyste¬ pami w sposób umozliwiajacy przeplyw pradu. Na przyklad, gdy elektroda dwubiegunowa jest stoso- 5 wana do elektrolizy wodnego roztworu chlorku metalu alkalicznego, pierwsza warstwa i warstwa perforowana na niej spelniaja funkcje anody i mo¬ ga byc wykonane z brazu zaworowego lub jego stopu, a druga warstwa i warstwa perforowana 10 na niej spelniaja funkcje katody i moga byc wy¬ konane ze stali, niklu lub miedzi lub stali pokry¬ tej niklem lub miedzia.Wynalazek jest objasniony w odniesieniu do elektrody odpowiedniej do stosowania w elektroli- w zerze do elektrolizy wodnych roztworów halogen¬ ków metali alkalicznych. Jednakze zrozumiale jest, ze elektroda moze byc stosowana w elektrolize- rach, w których inne roztwory poddaje sie elek¬ trolizie lub w innych typach elektrolizerów, na *o przyklad w ogniwie paliwowym.Wynalazek bedzie blizej objasniony w przykla¬ dzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia rzut aksonometryczny jednowymiaro¬ wy czesci elektrody wedlug wynalazku czesciowo 25 odcietej, fig. 2 przedstawia rzut boczny zespolu trzech elektrod wedlug wynalazku zilustrowanych na fig. 1, fig. 3 przedstawia rzut aksonometryczny jednowymiarowy alternatywnego wariantu elektro¬ dy wedlug wynalazku i fig. 4 przedstawia widok 30 zespolu rozebranego czesci elektrolizera zawieraja¬ cego elektrode wedlug wynalazku.Elektroda 1 zawiera elastyczna metalowa war¬ stwe 2 posiadajaca duza liczbe otworów 3, które tworza kanaly do przeplywu roztworów z jednej 35 strony warstwy na druga. Na plaszczyznie war¬ stwy 2 znajduje sie wiele wystepów 4 o ksztalcie scietego stozka, niezaleznych od siebie i nie styka¬ jacych sie z soba, usytuowanych w jednym kie¬ runku i w kierunku poprzecznym do pierwszego. 40 Podobnie na przeciwnej plaszczyznie warstwy znajduje sie wiele wystepów 5 o ksztalcie scietego stozka, niezaleznych od siebie i nie stykajacych sie z soba, usytuowanych w jednym kierunku iw kierunku poprzecznym do pierwszego. Wystepy 4 45 i 5 o ksztalcie scietego stozka, o wysokosci 5 mm kazdy sa formowane przez wzornikowanie war¬ stwy odpowiednio uksztaltowanym punktakiem i wystepy 4 na jednej powierzchni sa przesuniete w stosunku do wystepów na przeciwnej powierzch- 50 ni.Metalowa warstwa 2 zawiera wydluzenie g, w którym znajduje sie duza liczba otworów, przez które moze byc wykonane polaczenie do odpo¬ wiedniego zródla mocy elektrycznej. Elastyczna, 55 sprezysta metalowa warstwa w postaci siatki 8 jest umieszczona na wystepach 4 o ksztalcie scie¬ tych stozków i polaczona elektrycznie z nimi przez zgrzewanie z wystepami. Warstwa siatki 8 ma elastycznosc wieksza niz warstwa 2. Podobnie ela- oo styczna, sprezysta metalowa siatka 9 Jest umiesz¬ czona na i zgrzana z wystepami 5 o ksztalcie scie¬ tych stozków na przeciwnej powierzchni warst¬ wy 2.Rodzaj metalu, z którego wykonane sa warstwa 55 2 i siatki 8 i 9 zalezy od tego, czy elektroda jest136 390 11 12 stosowana jako anoda czy jako katoda i od ro¬ dzaju elektrolitu, który poddaje sie elektrolizie w elektrolizerze, w którym elektroda jest zamonto¬ wana. Gdy elektroda jest stosowana jako anoda w elektrolizie wodnego roztworu chlorku metalu 5 alkalicznego, moze byc wykonana z brazu zaworo¬ wego, na przyklad z tytanu a gdy jest stosowana jako katoda w takiej samej elektrolizie moze byc wykonana ze stali miekkiej, stali nierdzewnej, mie¬ dzi lub niklu lub ze stali pokrytej niklem lub mie- 10 dzia. ¦;_:¦•¦ Fig. 2 przedstawia rzut boczny trzech elektrod 10, Hi 12 typu przedstawionego na fig. 1. Kazda elektroda zawiera duza liczbe wystepów 13o ksztal¬ cie scietego stozka na jednej powierzchni warstwy 15 14, duza liczbe podobnych wystepów 15 na prze¬ ciwnej powierzchni warstwy 14 i elastyczne, spre¬ zyste warstwy siatki 16 i 17 polaczone z wystepa¬ mi w sposób umozliwiajacy przeplyw pradu. Mie¬ dzy kazda sasiadujaca para elektrod sa umiesz- 20 czone membrany kationowymienne 18 i 19, które sa w kontakcie z siatka na sasiadujacej plasz¬ czyznie elektrody. Gdy cisnienie jest stosowane na membrany kationowymienne, wystepy na warst¬ wach sasaidujacych elektrod sa prezsuniete w sto- w sunku do siebie i membrana kationowymienna nie moze byc zakleszczona miedzy sasiadujacymi wy¬ stepami a siatki i membrana przyjmuja ksztalt niewielkiej sinusoidy.Fig. 3 przedstawia czesc elektrody 20 zawiera- 30 jacej elastyczna metalowa warstwe 21 wyposazona w duza liczbe otworów 22, które dostarczaja ka¬ naly do przyplywu roztworu z jednej strony war¬ stwy na druga, gdy elektroda jest zamontowana w elektrolizerze. Na jednej powierzchni warstwy 35 21 jest rozmieszczona duza liczba wystepów 23 o ksztalcie mostków, niezaleznych od siebie i nie stykajacych sie z soba, usytuowanych w jednym kierunku i w kierunku poprzecznym do tego pierwszego kierunku. Podobnie na przeciwnej stro- 40 nie warstwy 21 rozmieszczona jest duza liczba mostkowych wystepów 24 niezaleznych od siebie i nie stykajacych sie z soba, usytuowanych w jed¬ nym kierunku i w kierunku poprzecznym do pierwszego kierunku. Mostkowe wystepy 23 i 24 45 sa utworzone przez uformowanie dwu równoleg¬ lych naciec w warstwie 21 i wytloczenie czesci warstwy miedzy nacieciami z plaszczyzny warstwy na jedna strone warstwy lub na druga strone.Wystepy mostkowe 23 na jednej stronie warstwy *° tl sa przesuniete w stosunku do wystepów 24 na przeciwnej stronie warstwy 21. Chociaz dla wiek¬ szej jasnosci nie sa pokazane na fig. 3, elastyczne, sprezyste metalowe siatki sa montowane na i elek¬ trycznie polaczone z wystepami mostkowymi 23 55 i 24 na warstwie 21. Metalowa warstwa 21 rów¬ niez ma wydluzenie (nie pokazane) dla polaczenia z odpowiednim zródlem mocy elektrycznej.Elektrolizer pokazany czesciowo na fig. 4 za¬ wiera katode 26 typu opisanego wyzej i przeklad- 60 ke uszczelnaijaca 27 wykonana z elektrycznie izo¬ lacyjnego materialu.Przekladka uszczelniajaca 27 zawiera centralny otwór 28 i wyciecie 29, w którym umieszczona jest katoda 26. Dwa otwory 30 i 31 sa umieszczone •* po jednej stronie centralnego otworu 28 i dwa otwory 32 i drugi nie pokazany sa umieszczone z przeciwnej strony otworu centralnego 28. Elek¬ trolizer zawiera równiez anode 33 i przekladke uszczelniajaca 34 posiadajaca wyciecie 35, w któ¬ rym jest umieszczona anoda 33. Uszczelka 34 za¬ wiera centralny otwór 36 i cztery otwory 37, 38, 39 i 40 rozmieszczone parami po obu stronach centralnego otworu 36. Przekladka uszczelniajaca 41 wykonana z elastycznego, elektrycznie izolacyj¬ nego materialu zawiera centralny otwór 42, cztery otwory 43, 44, 45 i 46 rozmieszczone parami po obu stronach centralnego otworu i dwa kanaly 47 i 48 w sciankach przekladki uszczelniajacej, które umozliwiaja polaczenie miedzy otworem cen¬ tralnym 42 i otworami 43 i 46. Przekladka uszczel¬ niajaca 49 wykonana z elastycznego^ elektrycznie izolacyjnego materialu podobnie zawiera centralny otwór 50, cztery otwory 51, 52, 53 i jeden nie po¬ kazany, rozmieszczone parami po obu stronach otworu centralnego i dwa kanaly 54 i jeden nie pokazany w sciankach przekladki uszczelniajacej, które umozliwiaja polaczenie miedzy otworem cen¬ tralnym 50 i otworami 52 i otworem nie pokaza¬ nym.Elektrolizer zawiera takze membrany kationo¬ wymienne 55 i 56, które znajduja sie w polozeniu miedzy przekladkami uszczelniajacymi 34 i 49 a przekladkami uszczelniajacymi 27 i 41.W elektrolizerze przekladka uszczelniajaca 41 i przekladka uszczelniajaca 34 razem z montowana w nich anoda 33 tworza przestrzen anodowa elek¬ trolizera, która jest polaczona poprzez membrany kationowymienne 55 i 56. Podobnie przestrzenie katodowe elektrolizera sa utworzone przez prze¬ kladke uszczelniajaca 27 z zamontowana w niej katoda 26 i przez przekladke uszczelniajaca typu pokazanego jak 49 i znajdujaca sie w pozycji sa¬ siedniej do przekladki uszczelniajacej 27. Prze¬ strzen katodowa jest równiez polaczona przez dwie membrany kationowymienne. Dla wiekszej jasnosci na fig. 4 nie pokazano koncowych plyt elektroli¬ zera, które oczywiscie tworza czesc elektrolizera oraz innych srodków takich jak sruby, które maja za zadanie polaczyc w trwaly zespól przekladki uszczelniajace, elektrody i membrany. Elektrolizer zawiera duza liczbe opisanych anod i katod roz¬ mieszczonych przemiennie.W zestawionym elektrolizerze otwory 30, 37, 43 i 51 w przekladkach uszczelniajacych 27, 34, 41 i 49 kolejno tworza przestrzenie na dlugosc elek¬ trolizera. Podobnie inne otwory w przekladkach uszczelniajacych tworza razem w zestawionym elektrolizerze inne przestrzenie na dlugosc elektro¬ lizera. Sa cztery takie przestrzenie na dlugosc elektrolizera. Elektrolizer zawiera równiez srodki (nie pokazane na rysunku) przez które elektrolit moze byc wprowadzany do przestrzeni na dlugosci elektrolizera, której czesc tworzy otwór 37 w prze¬ kladce uszczelniajacej 34 i stamtad przez kanal 47 w przekladce uszczelniajacej 41 do przestrzeni ano¬ dowej elektrolizera. Produkty elektrolizy moga przedostawac sie z przestrzeni anodowych elektro¬ lizera przez kanal 48 w przekladce uszczelniajacej 41 i przez przestrzen w dlugosci elektrolizera,136 390 13 14 utworzona przez otwór 39 w przekladce 34 do srodków nie pokazanych, skad sa usuwane z elek- trolizera.Podobnie elektrolizer zawiera srodki nie poka¬ zane, przez które ciecz, na przyklad woda moze byc doprowadzana do przestrzeni na dlugosci elek- trolizera, która tworzy otwór 45 w przekladce uszczelniajacej 41 i stad przez kanal nie pokazany w przekladce uszczelniajacej 49 do przestrzeni ka¬ todowej elektrolizera. Produkty elektrolizy moga przedostawac sie z przestrzeni katodowej przez kanal 54 w przekladce uszczelniajacej 49 i przez przestrzen w dlugosci elektrolizera, której czesc tworzy otwór 44 w przekladce uszczelniajacej 41 do srodków nie pokazanych, przez które produkty elektrolizy sa usuwane z elektrolizera.Anody i katody sa polaczone do odpowiedniego zródla mocy elektrycznej, elektrolit jest doprowa¬ dzany do przestrzeni anodowych a inny plyn, na przyklad woda do przestrzeni katodowych i pro¬ dukty elektrolizy sa usuwane z przestrzeni anodo¬ wych i katodowych.Zastrzezenia patentowe 1. Elektroda zawierajaca elektrycznie przewo¬ dzacy material warstwowy i co najmniej jedna elastyczna, elektrycznie przewodzaca warstwe per¬ forowana nie stykajaca sie i niezalezna od mate¬ rialu warstwowego i polaczona z nim w sposób umozliwiajacy przeplyw pradu, znamienna tym, ze zawiera duza liczbe wyistejpów rozmieszczonych na co najmniej jednej powierzchni materialu war¬ stwowego, które sa niezalezne od siebie i nie sty¬ kaja sie z soba, usytuowanych w jednym kierun¬ ku i w kierunku poprzecznym do pierwszego kie¬ runku i w której elastyczna, elektrycznie przewo¬ dzaca perforowana warstwa lub warstwy sa po¬ laczone z wystepami w sposób umozliwiajacy prze¬ plyw pradu. 10 15 25 30 35 2. Elektroda wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze warstwa jest wykonana z materialu elastycznego. (3. Elektroda wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, ze warstwa zawiera wystejpy na obu po^ wierzchniach a elastyczne, elektrycznie przewodza¬ ce warstwy perforowane sa polaczone z wystepa¬ mi na obu powierzchniach warstwy w sposób umozliwiajacy przeplyw pradu. 4. Elektroda wedlug zastrz. 3, znamienna tym, ze w warstwie usytuowane sa otwory, które umoz¬ liwiaja przeplyw roztworu w kierunku poprzecz¬ nym do plaszczyzny warstwy. - i5. Elektroda, wedlug zastrz. 4, znamienna tym, ze warstwa jest sprezysta i warstwy perforowane sa sprezyste. 6. Elektroda wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze wystepy na powierzchni warstwy sa niezalezne od siebie i nie stykaja sie z soba i sa usytuowane w jednym kierunku i w kierunku zasadniczo pod katem prostym do pierwszego kierunku. /7. Elektroda wedlug zastrz. 1 albo 6, znamienna tym, ze wysteipy na jednej powierzchna warstwy sa rozmieszczone przemiennie w stosunku do wy¬ stepów na przeciwnej powierzchni warstwy. 6. Elektroda wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze wysokosc wystepów od plaszczyzny warstwy wynosi od 2 do 1'5 mm. 9. Elektroda wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze odleglosc miedzy sasiadujacymi wystepami na powierzchni warstwy wynosi od 2 do 25 cm. 10. Elektroda wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze jest metalowa. 111. Elektroda wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze warstwa perforowana ma elastycznosc wieksza miitz maiteirial warstwowy elektrody. 12. Elektroda wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze warstwa perforowana ma grubosc w zakresie od 0,1 do 1 mm.136 390 Fig.2. 17 "I /'3 z15 rrrs—^jo 10 Z/2 %/K/^^^l^^^«*»^^%«lwl^^W^W^^^i^^^i^/*^^JlE^l^lPL»^ F/g-3- as-J Drukarnia Narodowa, Zaklad Nr 6, 129/89 Cena 100 zl PL PL PL PL PL PL PL PL