PT83590B

PT83590B - Celula electrolitica

Info

Publication number: PT83590B
Application number: PT83590A
Authority: PT
Original assignee: Ici Plc
Priority date: 1985-10-22
Filing date: 1986-10-21
Publication date: 1993-07-30
Also published as: NO166801B; DE3667304D1; IL80344A; EP0220846B1; IN169743B; MY101050A; NZ217989A; PL148626B1; GB8623574D0; NO166801C; IE57505B1; JPH0680193B2; PL261982A1; NO864204L; GB8526054D0; ATE48445T1; ES2012345B3; ZA867649B; JPS6299489A; AR243242A1

Description

MBfiÓRlA DESCRITIVA

D.D. ’

A presente invenção refere-se a uma célula electrolítica e, em particular, a uma célula electrolítica do tipo de filtro-prensa.

São conhecidas células electrolíticas que compreendem um certo número de ânodos e cátodos, estando cada ânodo separado de um cátodo adjacente por um separador que divide a célula electrolítica num certo número de compartimentos anódicos e catódicos. Os compartimentos anódicos de uma tal célula estão providos de meios para a carga do electrólito para a célula, de maneira adequada a partir de um alimentador comum, e com meios para retirar os produtos da electrólise da célula. Analogamente, os compartimentos catódicos da célula estão providos de meios para retirar produtos da electrólise da célula e, opcionalmente, com meios para a carga de água ou outros líquidos para a célula, de maneira apropriada a partir de um alimentador comum.

Nessas células electrolíticas, o separador pode ser uma membrana substancialmente impermeável hidraulicamente e selectivamente permeável aos iões, por exemplo uma membrana seleç, tivamente permeável aos catiões.

As células electrolíticas do tipo de filtro-prensa podem compreender um grande número de ânodos e cátodos alterna- 1 -

dos, por exemplo quinze ânodos alternando com quinze cátodos, em bora a célula possa incluir mesmo mais ânodos e cátodos, por exemplo até cento e quinze ânodos e cátodos. Os ânodos e os cátodos podem ser de construção em forma de placas e podem estar isç» lados electricamente uns dos outros por meio de placas de vedação de um material isolante electricamente.

Embora as células electrolíticas do tipo de membrana de filtro-prensa sejam utilizáveis na electrólise de uma grande variedade de electrólitos, nos últimos anos têm sido desenvolvidas principalmente para utilização na produção de cloro e solução aquosa de hidróxidos de metais alcalinos, pela electrólise de uma solução de cloreto de metais alcalinos na água.

Quazido se faz a electrólise da solução aquosa de cio reto de metais alcalinos numa célula electrolítica do tipo de membrana, a solução é carregada nos compartimentos anódicos da célula e o cloro produzido na electrólise e a solução de cloreto de metais alcalinos esgotada são removidos dos compartimentos anódicos, transportam-se iões de metais alcalinos através das membranas para os compartimentos catódicos da célula para a qual se carrega água ou solução diluida de hidróxido de metais alcali, nos, e o hidrogénio e a solução de hidróxido de metais alcalinos produzidos pela reacção dos iões de metal alcalino com os iões hidroxilos são removidos dos compartimentos catódicos da célula.

Em tais células electrolíticas do tipo de filtro-prw sa o electrólito pode ser carregado a partir de um alimentador para os compartimentos anódicos individuais da célula e a água ou a solução diluida de hidróxido de metal alcalino podem ser carregadas a partir de um alimentador para os compartimentos ca tódicos individuais da célula, e os produtos da electrólise podem ser retirados dos compartimentos catódicos e anódicos individuais da célula, levando os produtos para aberturas de alimen tação separadas. Os meios para a carga do electrólito e da água ou da solução diluida de hidróxido de metal alcalino, e os meios para a remoção dos produtos da electrólise podem ser tubos separados que proporcionam uma comunicação entre os alimentadores de cada compartimento anódico e catódico da célula electrolítica. Em alternativa, a célula electrolítica pode ser formada por um

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certo número de placas anódicas, placas catódicas e placas de vedação de um material isolante electricamente, sendo as placas de vedação posicionadas entre placas anódicas e placas catódicas adjacentes, isolando assim cada placa anódica da placa cató dica adjacente, ou. então as placas anódicas e as placas catódicas podem ser colocadas dentro das placas de vedação, por exemplo em cavidades de elementos de vedação em forma de caixilho, e os elementos de vedação e, optativamente, as placas anódicas e catódicas podem compreender um certo número de aberturas que formam na célula, no seu conjunto, um certo número de canais longitudinais relativamente ã célula, que servem como canais de alimentação. Sn tais células, os meios de carga do electrólito e de remoção dos produtos da electrólise podem ser passagens, por exemplo ranhuras, nas paredes dos elementos de vedação e/ou das placas anódicas ou das placas catódicas, ligando essas passagens os elementos de alimentação aos compartimentos anódicos e catódicos da célula electrolitica. Descrevem-se células electrolíticas destes tipos, por exemplo na patente inglesa N.2 1 595 183 e no pedido de patente europeu N.2 0 064 508-A.

Nas células electrolíticas, e particularmente nas células electrolíticas do tipo de filtro-prensa que compreendem um grande número de compartimentos anódicos e catódicos individuais, é muito desejável que 0 caudal de electrólito seja substancialmente o mesmo para cada um dos compartimentos anódicos, isto é que possa haver uma distribuição uniforme de electrólito a partir dos alimentadores para os compartimentos anódicos. Se houver caudais diferentes de electrólito do alimentador para os compartimentos anódicos, a concentração média de electrólito e a temperatura do electrólito podem variar do compartimento anó dico para 0 compartimento catódico, com efeito adverso sobre o rendimento da operação da célula electrolitica. Além disso e, em particular, quando a célula electrolítica for operada a prejs são elevada, é particularmente importante que a pressão em cada compartimento anódico da célula electrolítica seja substancialmente igual em todos eles. Analogamente, é muito desejável que haja uma distribuição uniforme das soluções líquidas nos compar· timentos catódicos da célula e que portanto não haja ou apenas

haja uma pequena variação na concentração das soluções e da sua temperatura nos compartimentos catódicos da célula e que, quando a célula funciona a pressão elevada, a pressão em cada um dos compartimentos catódicos da mesma célula electrolítica seja subs tancialmente igual em todos eles.

A presente invenção refere-se a uma célula electrolítica que está dotada de meios que ajudam a manter a distribui ção uniforme das soluções para os compartimentos anódicos e/ou para os compartimentos catódicos da célula electrolítica e que ajuda a manter uma pressão semelhante em todos os compartimentos anódicos e/ou uma pressão semelhante em todos os compartimen tos catódicos.

A presente invenção proporciona uma célula electrolítica do tipo de filtro-prensa que compreende um certo número de ânodos e cátodos em forma de placas e placas de vedação de um material isolante electricamente, e uma membrana de permutação de iões colocada entre cada ânodo e cada cátodo adjacentes para formar na célula um certo número de compartimentos anódicos e de compartimentos catódicos, na célula electrolítica con tendo as placas de vedação e, opcionalmente, os ânodos e cátodos pada um deles um certo número de aberturas que, na célula electrolítica, formam compartimentos longitudinais em relação h célula, que servem de elementos de alimentação a partir dos quais o electrólito pode ser carregado para os compartimentos a nódicos da célula e dos quais as soluções líquidas podem ser car regadas para os compartimentos catódicos das células, e para os quais os produtos da electrólise podem ser removidos dos compar timentos anódicos e dos compartimentos catódicos da célula, estando a célula provida de meios de comunicação entre os referidos elementos de alimentação e os compartimentos anódicos e catódicos, nos quais as placas de vedação e, optativamente os ânodos e os cátodos, compreendem cada um deles uma abertura, for mando essas aberturas conjuntamente um compartimento longitudinal em relação à célula que está em comunicação apenas com os compartimentos anódicos da célula, ou que está em comunicação a penas com os compartimentos catódicos da célula e que serve como elemento de alimentação de equilíbrio.

Num primeiro tipo de célula electrolítica, os ânodos e os cátodos podem ser colocados em cavidades numa placa de vedação em forma de caixilho e, nesse caso, os elementos alimen tadores a partir dos quais se carregam, respectivamente o electrólito para os compartimentos anódicos da célula e partir dos quais se podem carregar as soluções para os compartimentos cat£ dicos da célula, e para os quais, respectivamente, se podem remover os produtos da electrólise dos compartimentos anódicos e dos compartimentos catódicos da célula, são formados por abertu ras em cada uma das placas de vedação que, conjuntamente, formam os alimentadores na célula electrolítica. Neste tipo de células, os meios que fazem a comunicação dos alimentadores com os compartimentos anódicos e catódicos da célula podem ser canais posicionados apropriadamente no plano das placas de vedação, tais como canais no interior da parede da placa de vedação ou canais nas superfícies das mesmas.

Num segundo tipo de célula electrolítica, as placas de vedação, que podem ter uma construção em forma de caixilho, podem estar colocadas entre cada ânodo e cada cátodo adjacentes, isolando assim cada ânodo do cátodo adjacente e, nesse caso, os alimentadores a partir dos quais, respectivamente, se pode carregar electrólito nos compartimentos anódicos da célula e a par tir dos quais se pode carregar a solução para os compartimentos catódicos da célula e para os quais, respectivamente, podem ser removidos os produtos da electrólise dos compartimentos anódicos e dos compartimentos catódicos, são formados por aberturas em cada uma das placas de vedação, dos cátodos e dos ânodos, as quais conjuntamente formam os alimentadores na célula electroli tica. Neste tipo de célula, os meios que fazem a comunicação dos alimentadores com os compartimentos anódicos e catódicos da célula podem ser canais apropriadamente situados no plano das pia cas de vedação, ou canais no plano dos ânodos e no plano dos cá todos, tais como canais no interior das paredes ou canais nas superfícies das placas de vedação, dos ânodos ou dos cátodos.

Em geral, as placas de vedação e, opcionalmente, os ânodos e os cátodos, conterão quatro aberturas que, na célula £ lectrolítica, formam quatro compartimentos longitudinais em re- 5 -

lação h célula, que funcionam como alimentadores a partir dos quais, respectivamente, se pode carregar o electrólito para oe compartimentos anódicos da célula e a partir dos quais se podem carregar as soluções para os compartimentos catódicos da célula e para os quais, respectivamente, podem ser removidos os produtos da electrólise dos compartimentos anódicos e dos compartimen tos catódicos da célula. A célula electrolítica não se limita ao caso em que as placas de vedação e, optativamente, os ânodos e os cátodos, contêm quatro dessas aberturas que formam quatro compartimentos longitudinais em relação h célula que servem de alimentadores. As placas e, optativamente, os ênodos e os cátodos, podem conter mais de quatro dessas aberturas. No entanto, a célula electrolítica que adiante se descreve terá quatro de_s sas aberturas.

Na célula electrolítica os ânodos, os cátodos e as vedações têm a configuração de placas, querendo com isso significar-se que são de construção plana, embora deva entender-se que os ênodos, os cátodos e as vedações não precisam de ser pia nos.

A célula electrolítica pode ser monopolar ou bipolar. Numa célula electrolítica monopolar, uma membrana permutado ra de iões está colocada entre cada ânodo e o cátodo adjacente. Numa placa electrolítica bipolar, uma membrana permutadora de iões está colocada entre cada ânodo de um electrodo bipolar e o cátodo de um eléctrodo bipolar adjacente.

Na célula electrolítica, um alimentador de equilíbrio está em comunicação com cada um dos compartimentos anódicos ou cada um dos compartimentos catódicos da célula. Numa forma preferida de realização da célula electrolítica compreende um a limentador de equilíbrio em comunicação com cada um dos compartimentos anódicos e um alimentador separado em comunicação com cada um dos compartimentos catódicos.

No primeiro tipo de células electrolíticas aqui de_s critas, um alimentador de equilíbrio é formado por uma abertura em cada uma das placas de vedação, formando estas aberturas, na célula electrolítica, conjuntamente, um compartimento longitudi nal em relação à célula que funciona como alimentador de equilí

brio. Os meios de comunicação com os compartimentos anódicos ou catódicos podem ser proporcionados por um canal no plano de pelo menos algumas das placas de vedação, por exemplo na parede da placa de vedação ou na superfície da mesma. 0 ser ou não ser uma placa de vedação particular provida de um tal canal depende de o alimentador de equilíbrio estar em comunicação com os compartimentos anódicos ou com os compartimentos catódicos da célu la electrolítica. 0 canal deve ter uma área da secção transversal substancial a fim de não produzir uma queda de pressão signi ficativa e para que desempenhe a sua função de igualizar rapida mente a pressão e o nível das soluções nos compartimentos anódi cos ou nos compartimentos catódicos.

No segundo tipo de célula electrolítica aqui descri to, o alimentador de equilíbrio é formado por uma abertura em cada uma das placas de vedação, dos ânodos e dos cátodos, formando essas aberturas conjuntamente na célula electrolítica um compartimento longitudinal em relação à célula que serve de ali mentador de equilíbrio. Os meios de comunicação com os comparti, mentos anódicos ou catódicos podem ser proporcionados por um ca nal no plano de pelo menos uma das placas de vedação, por exemplo na parede da placa de vedação ou na superfície da mesma, ou um canal semelhante no plano dos ânodos ou dos cátodos. 0 ser ou não ser uma placa de vedação, ou um cátodo ou ânodo provido de um tal canal depende de o alimentador de equilíbrio estar em co, municação com os compartimentos anódicos ou. com os compartimentos catódicos da célula electrolítica.

As placas de vedação e os ânodos ou cátodos, quando necessário, podem compreender cada um duas aberturas que, na cé lula electrolítica, formam alimentadores de equilíbrio, um dos quais em comunicação apenas com compartimentos anódicos e o outro em comunicação apenas com compartimentos catódicos.

Na célula electrolítica o alimentador de equilíbrio deve ser colocado abaixo do nível que se pretende que a solução atinja no compartimento anódico ou no compartimento catódico, conforme o caso, quando a célula está em funcionamento.

As membranas hidraulicamente permeáveis e permutad£ ras de iões são conhecidas na técnica e são de preferência mate

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riais polímeros contendo cloro e com grupos aniónicos. Os mate riais polímeros são de preferência fluorcarbonados contendo os grupos repetitivos ^”^Cm ^F2m-7 M ^e Z~^CF2 ~ n

X onde m tem um valor de 2 a 10, sendo de preferência igual a 2, a relação entre M e N è de preferência tal que produz um peso equivalente dos grupos X na gama dos 500 a 2 000, X escolhido de A ou /~OCF₀ - CF 7 A ^ά I P z

onde P tem o valor, por exemplo, de 1 a 3, Z é fluor ou um gru po perfluoralquilo com 1 a 10 átomos de carbono e A um grupo escolhido dos grupos

-so₃h

- C F₂SO₃H -cci₂so₃h -X¹SO3H -PO3n2 -P°2^h2 -COOH e -Ah ou derivados dos grupos referidos, onde X^ é um grupo arilo. De preferência A representa o grupo SO₃H ou -COOH. Membranas permu tadoras de iões contendo o grupo SO₃H são vendidas com a designação comercial 'Nafion’ por E I Dupont de Nemours and Co Inc e membranas permutadoras de iões contendo grupos -COOH são ven didas com a designação comercial 'Flemion¹ por Asahi G-lass Co Ltd.

A célula electrolítica compreende um certo número de placas de vedação de material isolante electricamente. As placas de vedação são desejavelmente flexíveis e de preferência elásticas para ajudar a produção de vedações estanques isentas de derrames na célula electrolítica, e devem ser resistentes ao electrélito e aos produtos da electrólise. A placa de vedação

pode ser feita de um polímero orgânico, por exemplo uma poliole fina ou polipropileno; um elastómero de hidrocarbonetos, por exemplo um elastómero com base nos copolímeros de etileno-propileno ou nos copolímeros de etileno-propileno-dieno, borracha na tural ou borracha de estireno-butadieno; ou um hidrocarboneto clorado, por exemplo cloreto de polivinilo ou cloreto de polivi nilideno. Numa célula electrolítica para a electrólise de uma solução aquosa de cloreto de metal alcalino o material da placa de vedação pode ser um material polímero fluorado, por exemplo politetra-fluoretileno, fluoreto de polivinilo, fluoreto de polivinilideno ou um copolímero de tetrafluoretileno hexafluorpro pileno, ou um substrato com uma camada exterior de um tal material polímero fluorado ou preenchido com um tal material.

Na célul electrolítica, a placa de vedação pode compreender uma abertura central definida por uma secção em for ma de moldura, que na célula define uma parte do compartimento anódico ou do compartimento catódico e na qual podem colocar-se optativamente os ânodos ou os cátodos. As aberturas na placa de vedação que na célula electrolítica formam conjuntamente uma parte dos alimentadores a partir dos quais, respectivamente, se pode carregar o electrólito dos compartimentos anódicos da célu la e a partir dos quais se pode carregar a solução para os compartimentos catódicos da célula e para os quais, respectivamente, se podem remover os produtos da electrólise dos compartimen tos anódicos e dos compartimentos catódicos da célula, podem e_s tar colocados aos pares na vizinhança dos bordos opostos da pia ca de vedação, por exemplo na secção da placa de vedação em for ma de caixilho. As aberturas que na célula electrolítica formam conjuntamente o ou os alimentadores de equilíbrio podem analoga mente ser colocadas numa secção da placa de vedação em forma de caixilho.

ânodo pode ser metálico e a natureza do metal depende da natureza do electrólito a electrolisar na célula electrolítica. Um metal preferido é um metal que forma uma película, particularmente quando se pretender electrolisar na célula um cloreto de metal alcalino.

metal que forma uma película pode ser um dos me- 9 -

— tais titânio, zircónio, nióbio, tântalo ou tungsténio ou. uma li ga constituída principalmente por um ou mais destes metais e com propriedades de polarização anódica que sejam comparáveis às do metal puro. É preferida a utilização de titânio isolado, ou de uma liga à base de titânio e com propriedades de polarização com paráveis às do titânio.

O ânodo pode ter pelo menos uma porção central e, quando incluir aberturas que na célula formam uma parte dos ali mentadores a partir dos quais, respectivamente, se pode carregar o electrólito para os compartimentos anódicos da célula e a partir dos quais se podem carregar as soluções para os comparti, mentos catódicos da célula e para os quais, respectivamente, se podem remover produtos da electrólise dos compartimentos anódicos e dos compartimentos catódicos, as aberturas podem estar si tuadas aos pares na vizinhança dos bordos opostos do ânodo, por exemplo de cada lado de uma porção central do ânodo. Quando os ânodos incluem aberturas que na célula electrolítica conjuntamente fazem parte de um ou vários alimentadores de equilíbrio, as aberturas podem ser colocadas analogamente na vizinhança do bordo do ânodo e do lado de uma porção central do ânodo.

A porção do ânodo pode ser porosa, por exemplo pode compreender um certo número de elementos alongados, dispostos de preferência verticalmente, por exemplo sob a forma de pérsia nas ou tiras, ou pode compreender uma superfície porosa sob a forma de uma rede, metal perfurado ou uma superfície perfurada. A porção do ânodo pode compreender duas superfícies porosas dis postas substancialmente paralelas entre si.

A porção do ânodo pode levar um revestimento de um material activo electrocataliticamente condutor da electricida de. Particularmente no caso em que se pretende electrolisar uma solução aquosa de um cloreto de metal alcalino, este revestimento pode por exemplo ser constituído por um ou metais do grupo da platina, isto é, platina, ródio, irídio, ruténio, ósmio e paládio, ou ligas dos referidos metais, e/ou um ou mais metais do grupo da platina e/ou óxidos dos mesmos misturados . com um ou mais óxidos de metais não nobres, particularmente óxidos de metais que formam uma película. Em especial os reves10 -

timentos activos electrocataliticamente apropriados incluem a própria platina e os feitos ã base de dióxido de ruténio/dióxi do de titânio, dióxido de ruténio/dióxido de estanho e dióxido de ruténio/dióxido de estanho/dióxido de titânio.

de’ na

São bem conhecidos na técnica tais revestimentos processos de aplicação dos mesmos.

cátodo pode ser metálico e a natureza do metal penderá igualmente da natureza do electrólito a electrolisar célula electrolítica. Quando se pretender electrolisar uma solu ção aquosa de um cloreto de metal alcalino, o cátodo pode ser fei to, por exemplo, de aço, de cobre, de níquel ou de aço revestido de cobre ou de níquel.

cátodo terá pelo menos uma porção central e, quan do tiver aberturas que na célula fazem parte dos alimentadores a partir dos quais, respectivamente, se pode carregar o electró lito para os compartimentos anódicos da célula e a partir da que se podem carregar as soluções nos compartimentos catódicos da célula e para os quais, respectivamente, se podem remover os produtos da electrólise dos compartimentos anódicos e dos compartimentos catódicos da célula, as aberturas podem estar situa das aos pares na proximidade dos bordos opostos dos cátodos, por exemplo de cada um dos lados de uma porção central do cátodo. Quando o cátodo compreender aberturas que na célula electro lítica formam uma parte de um ou vários alimentadores, as aberturas podem estar situadas analogamente na proximidade do bordo do cátodo e do lado de uma porção central.

A porção do cátodo pode ser porosa, por exemplo p_o de compreender um certo número de elementos alongados, de preferência dispostos verticalmente, por exemplo sob a forma de persianas ou tiras, ou pode compreender uma superfície porosa sob a forma de uma superfície de rede, de metal expandido ou perfurada. A porção do cátodo pode compreender duas superfícies porosas dispostas substancialmente paralelas entre si.

A referida porção do cátodo pode levar um revestimento de um material que reduz a sobretensão de hidrogénio no cátodo quando se utiliza a célula electrolítica na electrólise

de uma solução aquosa de cloreto de um metal alcalino. São conhecidos tais revestimentos na técnica.

Numa célula monopolar cada um dos cátodos e ânodos estará provido de meios de ligação à fonte de energia. Por exem pio, podem estar providos de extensões apropriadas para ligar as barras colectoras de alimentação apropriadas. Numa célula bi polar, o ânodo terminal e o cátodo terminal estarão providos de meios para ligação a uma fonte de energia.

É desejável que, quer os ânodos, quer os cátodos s_e jam flaxíveis e de preferência que sejam elásticos, visto que a flexibilidade e a elasticidade ajudam ã produção de vedações ejs tanques sem derrames quando os ânodos e os,cátodos são associados para formar uma célula electrolítica.

A espessura dos ânodos e dos cátodos é apropriadamente igual a 0,5 a 3 mm.

Quando os ânodos e os cátodos compreendem aberturas que, na célula electrolítica, formam uma parte dos alimentadores a partir dos quais e para os quais se faz a carga das soluções e dos produtos da electrólise, é necessário garantir que os alimentadores que estão em comunicação com os compartimentos anódicos da célula estejam isolados electricamente dos alimenta dores que estão em comunicação com os compartimentos catódicos da célula. Este isolamento eléctrico pode ser obtido por meio de elementos em forma de caixilho de material isolante electricamente inseridos nas aberturas dos ânodos e dos cátodos que fa zem parte dos alimentadores.Os elementos em forma de caixilhos podem fazer parte de placas de vedação, por exemplo uma parte vertical que faz parte de uma superfície da placa de vedação.

Vão agora descrever-se formas de realização específicas da célula electrolítica, com o auxílio dos desenhos ane-

xos,	cujas	figuras	representam:
		A	fig.	1,	uma	vista	em	alçado	de	um ânodo;
		A	fig.	2,	uma	vista	em	alçado	de	um cátodo;
		A	fig.	3,	uma	vista	em	alçado	de	uma placa de veda-
ção;	e
		A	fig.	4,	uma	vista	com as peças	separadas, em pers

pectiva isométrica, de uma parte de uma célula electrolítica que inclui ânodos, cátodos e placas de vedação de acordo com as fig. 1, 2 e 3.

Com referência à fig. 1, o ânodo compreende uma pia ca (1) que possui uma abertura central (2) e é transposta por um certo número de tiras (3) dispostas verticalmente e que formam a superfície activa do ânodo. Estas tiras (3) estão afastadas das placas (1) e situadas num plano paralelo h mesma. Há um grupo de tiras situado de cada lado da placa (1). A placa (1) compreende quatro aberturas (4), (5), (6) e (7) que, na célula, formam uma parte de alimentadores longitudinais separados para, respectivamente, o electrólito a carregar nos compartimentos anódicos, para os produtos da electrólise a remover dos comparti, mentos anódicos, para a solução a carregar para os compartimentos catódicos e para os produtos da electrólise a remover dos compartimentos catódicos. A placa (1) do ânodo compreende também duas outras aberturas (8) e (9) que, na célula electrolítica, faz parte de compartimentos longitudinais em relação à célu la e que servem como alimentadores de equilíbrio. A abertura (8) está em comunicação através da passagem (10) na parede da placa (1) do ânodo, com a abertura central (2) e portanto com os compartimentos anódicos da célula. A abertura (9) não está ligada a uma tal passagem e portanto não está ligada em comuni cação com a abertura central (2) nem com os compartimentos anó dicos. A placa (1) do ânodo está também provida de uma passagem (11) que liga a abertura (4) com a abertura central (2), e com uma passagem (12) que liga a abertura central (2) com a abertura (5). A placa (1) do ânodo está também provida de uma saliência (13) que está ligada a um condutor (14) para ligação a um barramento de alimentação eléctrica.

Fazendo agora referência à fig. 2, o cátodo compreende uma placa (20) com uma abertura central (21) que é transposta por um certo número de tiras (22) dispostas verticalmente e que formam a superfície activa do cátodo. Estas tiras (22) estão afastadas da placa (20) e situadas num plano paralelo ao da placa (20). Há um grupo de tiras situado de cada lado da pia ca (20). A placa (20) compreende quatro aberturas (23), (24),

StSJENTA, | (25) e (26), que, na célula» formam parte de alimentadores longitudinais separados para, respectivamente a solução a carregar nos compartimentos catódicos, para os produtos da electrólise a remover dos compartimentos catódicos, para o electrólito a carregar nos compartimentos anódicos a para os produtos da electró lise a remover dos compartimentos catódicos. A placa (20) do cá todo também compreende duas outras aberturas (27) e (28) que, na célula electrolítica, fazem parte de compartimentos longitudinais da célula e que servem de alimentadores de equilíbrio. A abertura (28) está em comunicação através da passagem (29) na parede da placa (20) do cátodo com a abertura central (21) e portanto com o compartimento catódico da célula. A abertura (27) não está ligada a uma passagem semelhante e portanto não está li gada ao compartimento catódico da célula. A placa (20) do cátodo está também provida de uma passagem (30) que liga a abertura (23) à abertura central (21), e com uma passagem (31) que liga a abertura central (21) com a abertura (24). A placa (20) do cá todo está também provida de uma saliência (32) que é ligada a um condutor (33) para ligação ao barramento de alimentação de nergia.

Fazendo referência h fig. 3, a placa de vedação (40) de material elástico isolante electricamente compreende uma abertura central (41) correspondente à abertura central (2) na placa (1) dos ânodos, e aberturas (42), (43), (44), (45), (46) e (47) correspondentes às aberturas (4), (5), (6), (7), (8) e (9) da placa do ânodo (1), mas com dimensões ligeiramente menores que estas ultimas aberturas na placa (1) do ânodo. As aberturas (42), (43), (44), (45), (46) e (47) na placa de vedação (40) compreendem bordos periféricos levantados (não representado s^ que na célula montada se ajustam nas aberturas (4), (5), (6),(7), (8) e (9) na placa (1) do ânodo, ou nas aberturas (3), (24),(25), (26) , (27) e (28) na placa (20) do cátodo, conforme 0 caso, pro porcionando assim uma superfície de um material isolante electricamente nas referidas aberturas na placa (1) do ânodo e na placa (20) do cátodo.

Fazendo referência à fig. 4, nela está representada uma parte de uma célula electrolítica que compreende dois cátodos (51) e (52), cada um dos quais tem um par de placas de veda

_ ção de um material elástico (53,54) e (55,56) situados de cada um dos lados dos mesmos. A parte da célula representada compreende também dois ânodos (57) e (58), cada um deles com um par de placas de vedação de um material elástico (59,60) e (61,62) situadas de cada um dos lados da mesma. Estão também representa das três membranas permutadoras de iões (63), (64) e (65), estando uma membrana situada entre cada cátodo e o ânodo adjacente. Os limites de um compartimento anódico são formados pelas membranas (63) e (64) e os limites de compartimento catódico são formados pelas membranas (64) e (65). A célula electrolíti ca está também provida de placas terminais (não representadas) e com meios (não representados) para a carga das soluções para os alimentadores e para a remoção dos produtos da electrólise dos alimentadores.

Descreve-se o funcionamento da célula electrolítica com referência aos ânodos e aos cátodos ilustrados respectivamente nas fig. 1 e 2.

Com referência à fig. 1, o electrólito, por exemplo uma solução aquosa de cloreto de um metal alcalino, é carregado para o alimentador do qual faz parte a abertura (4) na placa do ânodo (1), e o electrólito passa através da passagem (11) para o interior do compartimento anódico da célula de que faz parte a abertura (2) na placa do ânodo (1). Os produtos da electrólise gasosos e líquidos saem do compartimento anódico através da passagem (12) e para o alimentador de que faz parte a abertura (5), e daqui para fora da célula.

Fazendo referência ã fig. 2, o líquido, por exemplo água ou uma solução diluída de hidróxido de metal alcalino, é carregado para o alimentador de que faz parte a abertura (23) na placa do cátodo (20), e o líquido passa através da passagem (29) para o compartimento catódico da célula de que faz parte a abertura (21) na placa do cátodo (20). Os produtos da electró lise gasosos e líquidos saem do compartimento catódico através da passagem (30) e para o alimentador de que faz parte a abertura (24) e daí para fora da célula.

• Um funcionamento da célula electrolítica, o alimen. tador de equilíbrio de que faz parte a abertura (8) na placa

(1) do ânodo está em comunicação com cada um dos compartimentos anódicos da célula através das passagens (10) em cada placa (1) do ânodo, permitindo assim o fluxo do electrólito entre compartimentos anódicos e garantindo que há uma distribuição uniforme de electrólito e uma pressão constante em cada um dos compartimentos anódicos da célula. 0 alimentador de equilíbrio de que faz parte a abertura (28) na placa (20) do cátodo está em comunicação com cada um dos compartimentos catódicos da célula, através das passagens (29) em cada uma das placas (20) do cáto- do, permitindo assim o fluxo da solução entre compartimentos ca tódicos e assegurando que há uma distribuição uniforme da solução e uma pressão constante em cada um dos compartimentos catódicos da célula.

Claims

REIVINDICAÇÕES

- lê Célula electrolítica do tipo de filtro-prensa, que compreende um certo número de ânodos e de cátodos em forma de. placa e placas de vedação de um material isolante electricamen te, bem como uma membrana permutadora de iões situada entre ca da ânodo e o cátodo adjacente para formar na célula um certo nú mero de compartimentos anódicos e compartimentos catódicos, con tendo na célula electrolítica cada uma das placas de vedação pje lo menos uma certa quantidade de aberturas que na célula electrolítica formam compartimentos longitudinais em relação à célu la que servem de alimentadores a partir dos quais pode carregar -se o electrólito para os compartimentos anódicos da célula e a partir dos quais podem carregar-se soluções para os compartimen tos catódicos da célula, e para os quais podem remover-se os produtos da electrólise dos compartimentos anódicos e dos compartimentos catódicos da célula, estando a célula provida de

- 16 iàásí meios de comunicação entre os referidos alimentadores e os compartimentos anódicos e os compartimentos catódicos, caracteriza da por pelo menos cada uma das placas de vedação compreender uma abertura que conjuntamente com a das outras placas de vedação formam um compartimento longitudinal em relação à célula que e.s tá em comunicação apenas com os compartimentos anódicos da célu la ou que está em comunicação apenas com os compartimentos cato dicos da célula e que funciona como alimentador de equilíbrio.

- 2ê -

Célula electrolítica de acordo com a reivindicação

1, caracterizada por os ânodos e os cátodos estarem colocados em cavidades em placas de vedação em forma de caixilho e por os ali mentadores a partir dos quais pode carregar-se o electrólito para os compartimentos anódicos da célula e a partir dos quais pode carregar-se a solução para os compartimentos catódicos da célula e para os quais pode fazer-se a remoção dos produtos da electrôlise dos compartimentos anódicos e catódicos da célula, s_e rem formados por aberturas em cada uma das placas de vedação que conjuntamente formam os alimentadores na célula electrolítica.

- 3ê -

Célula electrolítica de acordo com a reivindicação
2, caracterizada por os meios de comunicação entre os alimentad£ res e os compartimentos anódicos e catódicos serem canais no pia no das placas de vedação.

- -

Célula electrolítica de acordo com a reivindicação 1 caracterizada por uma placa de vedação estar situada entre cada ânodo e cada cátodo adjacente e por os alimentadores a partir dos quais se pode fazer a carga do electrólito para os comparti, mentos anódicos da célula e a partir dos quais se pode fazer a carga das soluções para os compartimentos catódicos da célula,e para os quais pode fazer-se a remoção dos produtos da electróli^ se dos compartimentos anódicos e dos compartimentos catódicos da célula serem formados por aberturas em cada uma das placas de ve — dação, dos ânodos e dos cátodos que, conjuntamente, formam alimentadores na célula electrolítica.

- Célula electrolítica de acordo com a reivindicação
4, caracterizada por os meios de comunicação entre os alimentadores e os compartimentos anódicos e catódicos serem canais no plano das placas de vedação ou dos ânodos ou dos cátodos.

- 6â -

Célula electrolítica de acordo com qualquer das rei, vindicações 1 a 3, caracterizada por as placas de vedação conte rem cada uma quatro aberturas que conjuntamente formam alimenta dores na célula electrolítica.

- 7â -

Célula electrolítica de acordo com as reivindicações 4 e 5, caracterizada por as placas de vedação e os ânodos e os cátodos conterem cada um quatro aberturas que conjuntamente for mam quatro alimentadores na célula electrolítica.

- 8s -

Célula electrolítica de acordo com qualquer das rei, vindicações 1 a 7, caracterizada por ser uma célula monopolar.

- 9* -

Célula electrolítica de acordo com qualquer das rei vindicações 1 a 3, 6 e 8, caracterizada por cada uma das placas de vedação conter duas aberturas que formam dois compartimentos longitudinais em relação h célula que servem de alimentadores de equilíbrio, estando um dos referidos compartimentos longitudinais em comunicação apenas com os compartimentos anódicos e o outro apenas em comunicação com os compartimentos catódicos.

- 10 â - ’ Célula electrolítica de acordo com a reivindicação • 9, caracterizada por a comunicação ser proporcionada por um ca- 18 - — nal no plano das placas de vedação.

- lia -

Célula electrolítica de acordo com qualquer das rei. vindicações 1, 4, 5 e 7, caracterizada por cada uma das placas de vedação e dos ânodos e cátodos conter pelo menos uma abertura, formando essas aberturas conjuntamente um compartimento lon gitudinal em relação ã célula que está em comunicação com os compartimentos anódicos da célula, ou que está em comunicação com os compartimentos catódicos da célula e que serve de alimen tador de equilíbrio.

Célula electrolítica de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por cada uma das placas de vedação, dos ânodos e dos cátodos conterem duas aberturas que formam dois compar timentos longitudinais em relação à célula que servem de alimen tadores de equilíbrio, estando um dos referidos compartimentos longitudinais em comunicação apenas com os compartimentos anódi cos e o outro em comunicação apenas com os compartimentos catódicos.

- 13- -

Célula electrolítica de acordo com as reivindicações » 11 ou 12, caracterizada por a comunicação ser proporcionada por um canal no plano das placas de vedação ou dos ânodos ou dos cá todos.

- 14a -

Célula electrolítica de acordo com qualquer das rei vindicações 1 a 13, caracterizada por 0 alimentador de equilíbrio estar colocado abaixo do nível que se pretende que a solução atinja no compartimento catódico ou no compartimento anódico quando a célula está em funcionamento.

- 15 â -

Célula electrolítica de acordo com qualquer das re.i • vindicações 1 a 14, caracterizada por as placas de vedação se~ rem feitas de um polímero orgânico elástico.

- 19 - 166 Célula electrolítica de acordo com qualquer das rei, vindicações 1 a 15, caracterizada por a membrana permutadora de iões ser uma membrana permutadora de catiões.

A requerente declara que o primeiro pedido desta pa tente foi depositado no Reino Unido em 22 de Outubro de 1985, sob 0 n.2 85.26O54.