RU2469959C2 - Электрохимическая ячейка и способ ее эксплуатации - Google Patents

Электрохимическая ячейка и способ ее эксплуатации Download PDF

Info

Publication number
RU2469959C2
RU2469959C2 RU2009138529/02A RU2009138529A RU2469959C2 RU 2469959 C2 RU2469959 C2 RU 2469959C2 RU 2009138529/02 A RU2009138529/02 A RU 2009138529/02A RU 2009138529 A RU2009138529 A RU 2009138529A RU 2469959 C2 RU2469959 C2 RU 2469959C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
anode
cathode
pair
cell according
pairs
Prior art date
Application number
RU2009138529/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2009138529A (ru
Inventor
Кеннет Л. Харди
Original Assignee
Индустрие Де Нора С.П.А.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Индустрие Де Нора С.П.А. filed Critical Индустрие Де Нора С.П.А.
Publication of RU2009138529A publication Critical patent/RU2009138529A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2469959C2 publication Critical patent/RU2469959C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/467—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction
    • C02F1/4672—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electrooxydation
    • C02F1/4674—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electrooxydation with halogen or compound of halogens, e.g. chlorine, bromine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/46109—Electrodes
    • C02F2001/46133—Electrodes characterised by the material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/46109—Electrodes
    • C02F2001/46133—Electrodes characterised by the material
    • C02F2001/46138—Electrodes comprising a substrate and a coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/46109—Electrodes
    • C02F2001/46133—Electrodes characterised by the material
    • C02F2001/46138—Electrodes comprising a substrate and a coating
    • C02F2001/46142—Catalytic coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/46109—Electrodes
    • C02F2001/46152—Electrodes characterised by the shape or form
    • C02F2001/46157—Perforated or foraminous electrodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
    • C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
    • C02F1/4618—Devices therefor; Their operating or servicing for producing "ionised" acidic or basic water
    • C02F2001/46185—Devices therefor; Their operating or servicing for producing "ionised" acidic or basic water only anodic or acidic water, e.g. for oxidizing or sterilizing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/008—Originating from marine vessels, ships and boats, e.g. bilge water or ballast water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/42—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from bathing facilities, e.g. swimming pools
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
    • C02F2201/461—Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/4612—Controlling or monitoring
    • C02F2201/46125—Electrical variables
    • C02F2201/4613—Inversing polarity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
    • C02F2201/461—Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/4612—Controlling or monitoring
    • C02F2201/4615—Time
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
    • C02F2201/461—Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/4616—Power supply
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
    • C02F2201/461—Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/4616—Power supply
    • C02F2201/4617—DC only

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
  • Primary Cells (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электрохимии и может быть использовано для электролитической обработки воды. Ячейка содержит по меньшей мере первую и вторую анодно-катодную пару, причем каждая из анодно-катодных пар содержит катод и анод, разделенные непроводящим элементом, на расстоянии, составляющем в диапазоне от примерно 0,05 мм до примерно 10 мм, и по меньшей мере одно исполнительное средство, соединяющее первую и вторую анодно-катодные пары с источником питания. Упомянутые исполнительное средство и источник питания пригодны для попеременной подачи постоянного электрического тока в первом рабочем состоянии к катоду первой анодно-катодной пары и к аноду второй анодно-катодной пары, причем остальные катод и анод находятся в разомкнутой цепи, и во втором рабочем состоянии к катоду второй анодно-катодной пары и к аноду первой анодно-катодной пары, причем остальные катод и анод находятся в разомкнутой цепи. Обеспечивается предотвращение накопления накипи или подобных загрязнений без привлечения вредного изменения направления тока. 6 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил., 4 пр.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области электрохимических ячеек, в особенности ячеек для электролитической обработки воды.
Предпосылки изобретения
В данной области техники известно несколько электрохимических ячеек для электролитической обработки воды, например, ячейки, генерирующие гипохлорит или озон для дезинфекции воды, или ячейки, выделяющие кислород для биоцидных обработок. Одной из главных проблем этих ячеек является образование продуктов загрязнения, таких как отложения накипи из нерастворимых солей, рост водорослей или других микроорганизмов (обрастание) и тому подобные, в особенности на поверхности катодов в ячейке. Такие продукты загрязнения типично являются непроводящими и вредными для выхода по току в электрохимических процессах, а также препятствующими доступу электролита к активным реакционным зонам и должны периодически удаляться. В принципе, это предполагает демонтаж ячеек, в которых установлены загрязненные электроды, с полной потерей производительности в дополнение к основной стоимости процедуры технического обслуживания. Более того, электроды для электрохимических применений часто включают в себя инертную проводящую подложку, покрытую тонкими слоями каталитически активных компонентов, которые во многих случаях содержат очень дорогостоящие благородные металлы или их оксиды. Удаление солевых отложений накипи или водорослей с поверхности этих активных электродов механическими средствами связано с опасностью повреждения таких чувствительных активных покрытий, обусловливая еще более значительные экономические потери.
Одна раскрытая в уровне техники мера во избежание этих дорогостоящих и рискованных процедур технического обслуживания состоит в периодическом изменении полярности (т.е. реверсировании) электродов на ограниченный период времени, что может вести к созданию переходных условий, способствующих отделению или растворению отложений накипи (например, локальному повышению кислотности вблизи загрязненной поверхности катода, временно действующего в качестве анода), или к биоцидному действию, направленному против водорослей (например, временному выделению хлора на загрязненной катодной поверхности).
Разнообразные варианты реализации этой методики, известные в технологии как изменение направления или обращение тока, известны и употреблялись в таких областях применения, как электролиз морской воды с образованием гипохлорита, обращение тока в хлораторах для обработки воды плавательных бассейнов и удаление отложений карбоната кальция в процессе электролиза воды. Во всех этих примерах катоды периодически действовали в качестве анодов в течение ограниченного времени с заранее заданной цикличностью: чем больше продолжительность работы в режиме обращения тока, тем более эффективна очистка электрода.
Тем не менее, если функционирование в условиях обращения тока является слишком длительным, наряду с возможным падением общего выхода по току, когда ячейка работает в режиме очистки без производства желательных продуктов, также может иметь место повреждение электродов. Во многих случаях такая анодная эксплуатация катодов вредна для целостности материалов, специально рассчитанных на катодную эксплуатацию, в том числе некоторых предпочтительных материалов подложки катода, таких как нержавеющая сталь, никель и никелевые сплавы. Во многих случаях в ячейке, рассчитанной на работу с прерывистым обращением тока, приходится использовать титановые катоды, которые должны быть защищены подходящими слоями благороднометальных покрытий. С другой стороны, обращение тока также может оказывать очень сильное вредное воздействие на специально рассчитанные анодные материалы, вынужденные работать в качестве катодов и типично подвергающиеся в режиме обращения тока выделению водорода, которое не является безвредной реакцией для всех материалов покрытий и подложки. Поэтому снижается степень свободы при выборе конструкционных материалов для ячеек, которые должны работать с периодическим обращением тока, и для удовлетворения всех этих разнообразных требований обычно требуется компромиссное решение. Примерами типичных промышленных областей применения, которые в существенной мере подвержены вышеназванным ограничениям, являются вышеуказанное хлорирование воды плавательных бассейнов, в особенности, когда жесткость обрабатываемой воды высока, и проводимая на борту обработка балластных вод судов, требующаяся по международным законодательным нормам для уничтожения неестественных форм живых морских организмов и подверженная как явлениям образования накипи, так и биологическому загрязнению катода.
Таким образом, было бы желательно предложить электрохимическую ячейку, в которой удаление продуктов загрязнения достигается без прерывания производства и без изменения полярности электродов. Также было бы желательно предложить электрохимическую ячейку, пригодную для генерирования кислорода и/или гипохлорита, для биоцидной обработки балластных вод или для хлорирования воды плавательных бассейнов.
Сущность изобретения
В одном варианте реализации изобретение направлено на электрохимическую ячейку, содержащую первую и вторую анодно-катодные пары, причем каждая из упомянутых анодно-катодных пар содержит катод и анод, разделенные непроводящей средой, и по меньшей мере одно исполнительное средство, соединяющее упомянутые первую и вторую анодно-катодные пары с источником питания, причем упомянутое исполнительное средство и упомянутый источник питания пригодны для попеременной подачи постоянного электрического тока:
- в первом рабочем состоянии к упомянутому катоду упомянутой первой анодно-катодной пары и к упомянутому аноду упомянутой второй анодно-катодной пары, причем остальные катод и анод находятся в разомкнутой цепи, и
- во втором рабочем состоянии к упомянутому катоду упомянутой второй анодно-катодной пары и к упомянутому аноду упомянутой первой анодно-катодной пары, причем остальные катод и анод находятся в разомкнутой цепи.
В еще одном варианте реализации изобретение направлено на электродный узел, содержащий:
(а) по меньшей мере две анодно-катодных пары, причем каждая пара содержит анод, непроводящий элемент, катод; и
(b) соединения с исполнительным средством, способным направлять анодные токи к аноду и катодные токи к катоду.
В еще одном варианте реализации изобретение направлено на электродный узел, содержащий (а) по меньшей мере две анодно-катодных пары, причем каждая пара содержит анод, непроводящий элемент, катод; и (b) соединения с исполнительным средством, способным направлять анодные токи к аноду и катодные токи к катоду.
В дополнительном варианте реализации изобретение направлено на электродный узел, содержащий (а) множество анодно-катодных групп, содержащих центральный анод, расположенный между парами катодов; (b) первую и вторую концевые анодно-катодные пары на концах узла и (с) исполнительное средство, способное направлять анодные токи к аноду и катодные токи к катоду.
В еще одном дополнительном варианте реализации изобретение направлено на анодно-катодную пару в сочетании с исполнительным средством, способным направлять анодные токи к аноду и катодные токи к катоду, при этом упомянутый анод и упомянутый катод упомянутой пары попеременно работают в первом рабочем состоянии или втором рабочем состоянии.
Краткое описание чертежей
Вышеназванные цели и прочие признаки и преимущества изобретения будут более ясными из нижеследующего описания с сопроводительными чертежами, на которых:
Фигура 1 показывает ячейку согласно варианту реализации изобретения, содержащую исполнительное средство, состоящее из матрицы электромеханических переключателей.
Фигура 2 показывает ячейку согласно варианту реализации изобретения, содержащую исполнительное средство, состоящее из матрицы диодов.
Фигура 3 показывает ячейку согласно варианту реализации изобретения, содержащую узел из двух дополнительных анодно-катодных пар в псевдобиполярной компоновке.
Фигура 4 показывает узел согласно дополнительному варианту реализации изобретения, содержащий множество анодно-катодных групп, скомпонованных с образованием множества камер внутри ячейки.
Фигура 5 показывает узел согласно варианту реализации изобретения, содержащий альтернативный вариант реализации по Фигуре 4.
Фигура 6 представляет собой фотографию, показывающую внешний вид реверсированных и нереверсированных электродов после работы в хлораторе бассейна.
Подробное описание изобретения
Один или более вариантов изобретения теперь будут описаны со ссылкой на сопроводительные чертежи, на всех из которых сходные ссылочные номера использованы для обозначения сходных элементов и на которых проиллюстрированные конструкции не обязательно вычерчены в масштабе.
Для целей изобретения нижеследующие термины должны иметь следующие значения:
Единственное число какого-то объекта относится к одному или более из этих объектов; например, «анод» или «анодно-катодная пара» относятся к одному или более из этих анодов или по меньшей мере одному аноду. Как таковые, понятия в единственном числе, термины «один или более» и «по меньшей мере один» могут быть использованы здесь взаимозаменяемо. Также следует отметить, что термины «содержащий», «включающий в себя» и «имеющий» могут быть использованы взаимозаменяемо. Далее, соединение, «выбранное из одного или более из», относится к одному или более из соединений в следующем далее списке, включая смеси (т.е. сочетания) двух или более соединений.
Изобретение включает в себя электрохимическую ячейку, имеющую электроды, скомпонованные в анодно-катодные пары, причем анод и катод каждой пары разделены непроводящей средой, соединены с источником питания через исполнительное средство, пригодное для попеременной подачи постоянного электрического тока к катоду одной пары и к аноду другой пары в первом рабочем состоянии, затем к аноду первой пары и к катоду второй пары во втором рабочем состоянии, при этом аноды и катоды, не запитанные электрическим током в каждом рабочем состоянии, поддерживаются в разомкнутой цепи.
Исполнительное средство включает в себя одну или более из матрицы реле или другого типа электромеханических или электронных твердотельных переключателей, известных в данной области техники, или матрицу диодов, которая способна направлять анодные токи к аноду и катодные токи к катоду. В любом случае переключатели или диоды могут быть смонтированы внутри источника питания или непосредственно присоединены к электродам, в самой ячейке или на проводах к ячейке. Когда используются электромеханические или электронные (твердотельные) переключатели, источник питания содержит источник бесперебойного питания, а переключатели размещены парами совместно действующих сдвоенных переключателей, причем один сдвоенный переключатель попеременно соединяет анод или катод одной анодно-катодной пары с источником питания, а другой сдвоенный переключатель соединяет с источником питания электрод противоположной полярности соседней анодно-катодной пары. Такие электромеханические или твердотельные реле могут быть выполнены в виде, общеизвестном как «двухполюсный переключатель на два положения».
Когда используются диоды, источник питания содержит реверсивный источник постоянного электрического тока, а диоды скомпонованы парами противоположной полярности, причем каждая пара диодов соединена с одной анодно-катодной парой так, что все диоды, соединяющие аноды с источником питания, имеют одну полярность, а все диоды, соединяющие катоды с источником питания, имеют противоположную полярность. Для более чем двух (2) анодно-катодных пар также можно использовать единственный комплект из четырех (4) диодов так, что пара диодов контролирует ток, протекающий к одному комплекту электродных пар, соединенных параллельно, тогда как вторая пара диодов контролирует протекание тока ко второму комплекту электродных пар, также соединенных параллельно.
Для надлежащего функционирования ячейки по изобретению катоды и/или аноды, в одном варианте реализации, являются дырчатыми, чтобы предотвратить помехи течению электролита и протеканию тока. Катоды могут быть изготовлены из любого типичного катодного материала, известного в данной области техники, включая один или более из нержавеющей стали, никеля или никелевого сплава, тогда как аноды содержат титановую подложку, снабженную каталитическим покрытием, выполненным из благородных металлов или их оксидов. Такая компоновка позволяет увеличить срок службы анодного покрытия благодаря исключению его эксплуатации в режиме обращения тока, а также обеспечивает возможность применения альтернативных катодных материалов. Титановые катоды подвергаются наводороживанию, которое может оказаться дополнительным фактором, ограничивающим срок службы ячейки. Поскольку катоды ячейки в соответствии с изобретением не должны эксплуатироваться в качестве анодов, могут быть использованы альтернативные материалы, такие как нержавеющая сталь и никелевые сплавы, например, сплавы из семейств Inconel® (инконель) или Hastelloy® (хастелой), которые, помимо того, не требуется катализировать. Hastelloy® является товарным знаком фирмы Haynes Ltd., а Inconel® является товарным знаком фирмы INCO Ltd. Могут быть также применены другие металлические подложки как обоснованные для конкретного применения, в том числе цирконий, ниобий и тантал или их сплавы. В одном варианте реализации на катодную подложку может быть нанесено электрокаталитическое покрытие для способствования катодной реакции. В одном варианте реализации электрокаталитические покрытия включают металлы или оксиды платиновой группы, по отдельности или в сочетании. В еще одном варианте реализации могут быть также использованы материалы с большой площадью поверхности, такие как никелевый катализатор «никель Ренея» (Raney nickel) или прочие пористые никелевые материалы (Ni/Zn, Ni/Al, Ni/Al/Mo). Для некоторых областей применения, таких как генерирование озона, или разложение органических соединений, или органический синтез, будет подходящим использование легированного бором алмаза (BDD) в качестве анодного материала (самого по себе или нанесенного на пригодную подложку). BDD может быть также использован в качестве катодного материала, как таковой или в виде покрытия. Подобным же образом субоксиды титана (Ti), известные как фазы Магнели (например, Ti4O7), также могут быть использованы в качестве анодов или катодов, в виде покрытий или сплошных структур.
Катоды могут представлять собой тканые или плетеные проволочные материалы, растянутые металлы, перфорированные пластины или любые другие открытые структуры. Катоды могут быть образованы полосами или тонкими прутками с промежутками между ними для обеспечения возможности циркуляции электролита. Катоды также могут быть более короткими, чем аноды, или смещенными относительно анодов, чтобы позволять кислотному электролиту протекать поверх передней кромки катода для способствования удалению там отложений накипи. Электроды также могут содержать две или более пары концентрических цилиндров, где дырчатый катод (например, сетчатый) отформован имеющим цилиндрическую форму и затем смонтирован рядом, но не в электрическом контакте, с листовым (или сетчатым) анодом. Меньшую пару аналогично выполненных электродов затем устанавливают концентрически относительно первой пары.
Фигура 1 показывает вариант реализации ячейки (100) по изобретению. Ячейка (100) содержит по меньшей мере две анодно-катодных пары (110, 120). Первая анодно-катодная пара (110) содержит пластинчатый анод (201) и сетчатый катод (301), разделенные одним или более непроводящими элементами (401а), (401b), а вторая анодно-катодная пара (120) содержит пластинчатый анод (202) и сетчатый катод (302), разделенные одним или более непроводящими элементами (402а), (402b). Промежуток, или зазор, между анодом и катодом определяется механическими соображениями во избежание короткого замыкания анод/катод, а также засорения анода. В одном варианте реализации зазор будет составлять от примерно 0,05 мм до примерно 10 мм. В еще одном варианте реализации зазор будет составлять от примерно 0,5 мм до примерно 1,5 мм. Надлежащий промежуток между двумя соседними анодно-катодными парами также важен для обеспечения последовательной, эффективной очистки. В одном варианте реализации промежуток между анодно-катодными парами, выраженный как расстояние между катодом одной пары и обращенным к нему катодом соседней пары, будет составлять от примерно 3,0 мм до примерно 4,5 мм. В варианте реализации, проиллюстрированном на Фигуре 1, непроводящие элементы (401a,b), (402a,b) содержат множество непроводящих разрозненных разделителей, размещенных между анодно-катодными парами (110), (120). В еще одном варианте реализации непроводящий элемент содержит одну или более лент из непроводящего материала. В дополнительном варианте реализации анодно-катодные пары (110), (120) удерживаются в разделенном положении без использования непроводящего элемента, например, деталью с разрезными концами или в конфигурации с закладками.
В одном варианте реализации непроводящие элементы (401a,b), (402a,b) содержат любой неэлектропроводный материал, такой как полимерный материал, включая, но не ограничиваясь таковыми, полипропилен; политетрафторэтилен (ПТФЭ); сополимер этилена-хлортрифторэтилена (ECTFE), например, Halar®, зарегистрированный товарный знак фирмы Ausimont Chemical Company; полиэтилен; поливинилиденфторид (ПВДФ), например, Kynar®, зарегистрированный товарный знак фирмы E.I. DuPont De Nemours Company; поливинилхлорид (ПВХ); хлорированный поливинилхлорид (ХПВХ); или неопрен. В одном варианте реализации непроводящий материал представляет собой каучуковый материал, включая, среди прочих, EPDM (каучук на основе сополимера этилена-пропилена-диенового мономера); и фторированный каучук Viton®, зарегистрированный товарный знак фирмы E.I. Du Pont De Nemours & Company.
Катоды (301), (302) обращены друг к другу, с расположенными снаружи от них сплошными анодами (201), (202), но специалист может без труда вывести другие эквивалентные компоновки электродов, например, с обращенными друг к другу дырчатыми анодами и с размещенными снаружи сплошными катодами. В одном варианте реализации как аноды, так и катоды могут быть дырчатыми.
Ячейка (100) соединена с полюсами источника (501) бесперебойного питания через исполнительное средство, содержащее два совместно действующих сдвоенных переключателя, причем первый переключатель (701) соединен с положительным полюсом (601) источника (501) питания, а второй переключатель (702) соединен с отрицательным полюсом (602) источника (501) питания. Таймер (510) или другое эквивалентное средство, известное в данной области техники, управляет одновременным срабатыванием переключателей (701) и (702), как изображено изогнутыми стрелками. Положение переключателей тем самым периодически чередуется между конфигурацией, изображенной сплошными прямыми стрелками, с анодом (201), соединенным с положительным полюсом (601), и катодом (302), соединенным с отрицательным полюсом (602), и конфигурацией, изображенной пунктирными стрелками, с анодом (202), соединенным с положительным полюсом (601), и катодом (301), соединенным с отрицательным полюсом (602). В первой из названных конфигурации электроды (201) и (302) запитываются в первом рабочем состоянии, так что эти электроды являются активными, а электроды (301) и (202) находятся во втором рабочем состоянии, так что эти электроды неактивны или находятся в разомкнутой цепи. Наоборот, в последней из названных конфигурации электроды (201) и (302) находятся в разомкнутой цепи, а электроды (301) и (202) запитываются. Например, в случае гипохлоритной ячейки для хлораторов бассейнов, подверженных накоплению отложений карбонатов кальция и магния, кислотный электролит, образовавшийся при генерировании хлора и кислорода на запитанном аноде, протекает через близлежащий катод, находящийся в разомкнутой цепи, вызывая растворение отложений. Анод другой анодно-катодной пары также находится в разомкнутой цепи и тем самым не подвергается вредной эксплуатации в качестве катода.
Фигура 2 показывает еще один вариант реализации изобретения, в котором ячейка (101) является по существу такой же, как на Фигуре 1, за исключением того, что исполнительное средство для подачи постоянного электрического тока содержит матрицу диодов (801, 810), (802, 811). Элементы, общие с ячейкой по Фигуре 1, обозначены такими же ссылочными номерами. В этом варианте реализации источник питания содержит реверсивный источник (502) постоянного электрического тока; инверсией полярности опять же управляет таймер (511) или эквивалентное средство, известное в данной области техники. Каждый электрод каждой анодно-катодной пары соединен с полюсами (603) и (603') реверсивного источника (502) тока через по меньшей мере один диод. Диоды (801) и (802), соединяющие катоды (301) и (302) с соответствующими полюсами (603) и (603'), имеют одинаковую полярность, а диоды (810) и (811), соединяющие аноды (201) и (202) с соответствующими полюсами (603) и (603'), имеют противоположную полярность, как показано на Фигуре 2. Функционирование ячейки (101) эквивалентно таковому у ячейки (100) по Фигуре 1: в то время как анод одной пары и катод другой пары запитаны, остальные катод и анод по существу пребывают в разомкнутой цепи благодаря диодной матрице, так что в любой данный момент времени есть два электрода, осуществляющих желательный электрохимический процесс (рабочий режим), а два остальных пребывают в разомкнутой цепи (режим очистки). В обоих случаях параметры, регулирующие переключение между двумя конфигурациями, могут быть без труда настроены специалистом в зависимости от требований к конкретному процессу. Например, две конфигурации могут чередоваться с временным интервалом, составляющим от нескольких минут до нескольких часов. Специалист также без труда увидит, что ячейки (100) и (101) пригодны для сборки батареи в модульной конструкции, приводящей к монополярному электролизеру требуемого размера.
Ячейки (100) по изобретению могут быть легко собраны в батарею модульным образом с другими эквивалентными ячейками, обеспечивая соединения монополярного типа с формированием электролизера. Хотя во многих случаях монополярные электролизеры являются предпочтительным вариантом для многократного повышения производительности ячейки, для других областей применения был бы преимущественным электролизер биполярного типа. В то время как ячейки согласно изобретению, как описанные ранее, не представляются пригодными для соединения по схеме биполярного типа, с помощью промежуточных узлов можно получить псевдобиполярный электролизер. Фигура 3 показывает альтернативный вариант реализации, в котором псевдобиполярная конфигурация предусматривает ячейку с удвоенной производительностью, по существу с теми же признаками и преимуществами традиционной биполярной батареи с двумя ячейками; это получается с помощью вставки промежуточных узлов, каждый из которых состоит из двух дополнительных анодно-катодных пар, в одну из ячеек согласно предшествующим фигурам. Специалист без труда увидит, что псевдобиполярная компоновка по Фигуре 3 может быть получена с любым числом таких вставленных промежуточных узлов, вплоть до достижения желательного размера. Псевдобиполярная ячейка (102) по Фигуре 3 выведена путем вставки одного узла из двух дополнительных анодно-катодных пар в ячейку (101) по Фигуре 2, но специалист легко поймет, как модифицировать ячейку (100) по Фигуре 1 для достижения по существу такого же результата.
Как показано на Фигуре 3, узел из дополнительных анодно-катодных пар ячейки (102) содержит первую дополнительную пару (130), содержащую анод (210) и катод (310), разделенные одним или более непроводящими элементами (403а) (403b), и вторую дополнительную пару (140), также содержащую анод (211) и катод (311), разделенные одним или более непроводящими элементами (404а), (404b). Эти две дополнительных пары (130), (140) узла размещены во взаимном встречно-параллельном положении и разделены непроницаемым непроводящим элементом (410). Показаны сплошные аноды и сетчатые катоды, а взаимное встречно-параллельное расположение получается вставлением непроницаемого непроводящего элемента (410) между двумя анодами (210) и (211), но специалист легко выявит различные сочетания сплошных и дырчатых электродов, размещенных и ориентированных разнообразными способами. Как показано на этой Фигуре, анод (210) первой дополнительной пары (130) соединен с катодом (311) второй дополнительной пары (140) через диод (820), а анод (211) второй дополнительной пары соединен с катодом (310) первой дополнительной пары через еще один диод (821) с полярностью, противоположной диоду (820). Этим путем, в зависимости от полярности источника (502) питания, два из катодов, например (301) и (311), и два из анодов, например (210) и (202), будут запитаны (рабочий режим), тогда как остальные аноды и катоды будут находится по существу в разомкнутой цепи (режим очистки).
На Фигуре 4 проиллюстрирован дополнительный вариант реализации изобретения. Электродный узел (900) содержит множество анодно-катодных групп (901а), (901b), (901с), в которых центральный анод (902а), (902b), (902с) расположен между катодными парами (903а), (903b), (903с) и отделен непроводящими элементами (909) с каждой стороны центрального анода (902а), (902b), (902с). На концах (904а), (904b) узла 900 находятся первая и вторая концевые анодно-катодные пары (905а), (905b). Анодно-катодные группы (901а), (901b), (901с), а также концевые анодно-катодные пары (905а), (905b) соединены каждая через диоды (906а), (906b), (906с), (906d), (906е). Концевые пары (905а), (905b) и группа (901b) соединены с полюсом (907) источника (910) питания через диоды (906а), (906с) и (906е), а группы (901а), (901с) соединены с полюсом (908) источника (910) питания через диоды (906b) и (906е).
Фигура 5 иллюстрирует вариант реализации, альтернативный Фигуре 4. Элементы, общие с узлом по Фигуре 4, обозначены такими же ссылочными номерами. Узел (950) содержит первую и вторую анодно-катодные группы (901а), (901b), содержащие центральные пластинчатые аноды (902а), (902b), размещенные между катодными парами (903а), (903b) и разделенные непроводящими элементами (909). Проиллюстрированный вариант реализации по существу эквивалентен варианту реализации по Фигуре 5, за исключением того, что соответственные электроды соединены параллельно до соединения через исполнительное средство (906а), (906b) для сведения к минимуму числа используемых диодов, по сравнению с комплектом диодов для каждой анодно-катодной группы (901а), (901b) и пары (905а), (905b), как на Фигуре 5.
Примеры
Нижеследующие примеры включены для демонстрации конкретных вариантов реализации изобретения. Специалистам должно быть понятно, что методики, раскрытые в приведенных ниже примерах, представляют собой методики, обнаруженные авторами изобретения хорошо действующими при реализации изобретения на практике, и тем самым могут рассматриваться как составляющие предпочтительные варианты для его практической реализации. Однако специалисты должны в свете настоящего описания понимать, что в конкретных раскрытых вариантах реализации можно проделать многочисленные изменения и по-прежнему получить сходный или аналогичный результат без отклонения от объема изобретения.
Пример 1
Титановый анод (толщиной 0,89 мм) покрыли имеющимся в продаже покрытием RuO2/TiO2 (фирмы ELTECH Systems Corp., Шардон, Огайо, США). Катод представлял собой титановую растянутую сетку (толщиной 0,89 мм), которая была протравлена в 18%-ной HCl при 90°С. Электроды обрезали до размеров 5,5 см × 15,25 см. К аноду прикрепили 3,2-миллиметровый титановый стержень, и еще один - к катоду. Пару электродов изготовили помещением маленькой резиновой прокладки (0,55 мм) на каждом углу анода и затем прижатием сетчатого катода к аноду с помощью пластмассовых зажимов. К каждому электроду присоединили 6-амперный диод (Radio Shack 276-1661), ориентированный так, что анодный ток мог бы протекать к аноду, а катодный ток - к катоду. Противоположные электродам концы диодов соединили между собой. Две таких анодно-катодных пары вставили в пластмассовый корпус, оснащенный на каждом конце двухдюймовыми (5,08 см) в диаметре резьбовыми муфтами для образования электрохимической ячейки. Положительный вывод источника питания постоянного тока присоединили к одной электродной паре через диоды и отрицательный вывод - к другой электродной паре. Приготовили две таких ячейки. Обе ячейки подсоединили к рециркуляционному насосу (30 г/мин), присоединенному к резервуару емкостью 150 галлонов (568 л), содержащему 4 г/л NaCl с 300 мг/л Са (в виде карбоната кальция). Ячейки эксплуатировали при 310 А/м2 при комнатной температуре (примерно 20-25°С) в течение 1 недели. Одну ячейку эксплуатировали без обращения тока. Другую ячейку эксплуатировали с обращением тока каждые 3 часа, используя электронный таймер/реле. Через 1 неделю ячейки вскрыли и изучили на наличие отложений накипи. Нереверсировавшийся катод был покрыт обильным налетом отложений накипи, забившим сетчатую структуру, оценочно имеющим толщину примерно 5 мм. Реверсировавшаяся ячейка имела отложения менее 2 мм. Ячейки очистили и вновь запустили в эксплуатацию с использованием 6-часового цикла реверсирования. Через 1 неделю изучение катодов показало лишь минимальное отложение.
Пример 2
Две пары электродов, как в Примере 1, эксплуатировали в 4 г/л NaCl, 70 г/л Na2SO4, при комнатной температуре при 1000 А/м2 с обращением тока каждую 1 минуту до резкого повышения напряжения, указывающего на пассивацию. Для этого потребовалось время в 1750 часов и 1950 часов для двух отдельных испытаний. Для сравнения, работа с одинаковым материалом как анода, так и катода, т.е. без присоединенного сетчатого катода, имела результатом сроки службы только 226 часов и 273 часа. Таким образом, срок службы покрытой титановой подложки по изобретению в среднем продлен более чем в 7 раз.
Пример 3
Ячейку, содержавшую две пары электродов, как в Примере 1, эксплуатировали, как в Примере 1, с периодичностью обращения тока 10 минут, 1 час, 3 часа и 6 часов. Через 5-8 дней работы накопившиеся отложения накипи были значительно меньшими, чем для ячейки, работавшей без обращения тока.
Пример 4
Комплект (2 пары) электродов (5,3 × 15,3 см) смонтировали в корпусе хлоратора плавательного бассейна. Через хлоратор бассейна циркулировал электролит из цистерны емкостью 500 галлонов. Электролит представлял собой 4 г/л NaCl с 300 мг/л Са (в виде СаСО3), рН 7,6-8,0, комнатная температура (20-25°С). Корпус второго хлоратора бассейна был оснащен идентичным комплектом электродов (включая диоды) и размещен последовательно с потоком электролита первой ячейки (но после первой ячейки). Первую ячейку соединили с источником питания и таймером-реле для реверсирования тока каждые 3 часа. Вторую ячейку соединили с идентичным источником питания, но для этой ячейки ток не реверсировали. Ячейки работали непрерывно в течение ~3,5 дней при 30 мА/см2. После извлечения и разборки электроды имели внешний вид, показанный на фотографии на Фигуре 6. Сетчатый катод в нереверсированной ячейке (комплект с левой стороны) был почти заполнен отложениями накипи. Соседний (неработающий) анод также имел отложение накипи. Анод и неработающий катод были чистыми, как и ожидалось. Для ячейки с периодическим реверсированием тока (комплект с правой стороны на Фигуре 6) имело место легкое отложение накипи на катоде, который был «выключен» последним (катод с правой стороны на Фигуре 6), тогда как несколько более сильное отложение было на катоде, который был «включен» последним (катод, второй справа). Оба были существенно меньше покрыты накипью, чем контрольный катод. Анодно-катодная пара в центре Фигуры 6 состоит из неработавших электродов для сравнения.
Таким образом, можно видеть, что с течением времени накипь в нереверсированной ячейке накапливалась бы до такой степени, что производительность ячейки снижалась бы, тогда как реверсированная ячейка может продолжать работать неопределенно долго, так как накипь периодически удаляется.
Вышеприведенное описание не должно восприниматься ограничивающим изобретение, которое может быть реализовано на практике согласно различным вариантам реализации без отклонения от его объема и рамки которого определены прилагаемой формулой изобретения.

Claims (22)

1. Электрохимическая ячейка, содержащая по меньшей мере первую и вторую анодно-катодную пару электродов, причем каждая из упомянутых анодно-катодных пар содержит катод и анод, разделенные непроводящим элементом, на расстоянии, составляющем в диапазоне от примерно 0,05 мм до примерно 10 мм, и по меньшей мере одно исполнительное средство, соединяющее упомянутые первую и вторую анодно-катодные пары с источником питания, причем упомянутое исполнительное средство и упомянутый источник питания пригодны для попеременной подачи постоянного электрического тока:
- в первом рабочем состоянии к упомянутому катоду упомянутой первой анодно-катодной пары и к упомянутому аноду упомянутой второй анодно-катодной пары, причем остальные катод и анод находятся в разомкнутой цепи, и
- во втором рабочем состоянии к упомянутому катоду упомянутой второй анодно-катодной пары и к упомянутому аноду упомянутой первой анодно-катодной пары, причем остальные катод и анод находятся в разомкнутой цепи.
2. Ячейка по п.1, в которой упомянутое по меньшей мере одно исполнительное средство содержит матрицу диодов или электромеханических или электронных переключателей.
3. Ячейка по п.1 или 2, в которой расстояние между анодами и катодами в каждой паре составляет в диапазоне от примерно 0,5 мм до примерно 1,5 мм.
4. Ячейка по п.3, в которой расстояние между катодом одной пары и обращенным к нему катодом соседней пары составляет в диапазоне от примерно 3,0 мм до примерно 4,5 мм.
5. Ячейка по п.2, в которой упомянутый источник питания содержит реверсивный источник постоянного электрического тока, а упомянутая матрица диодов содержит первую и вторую пару диодов, причем диоды каждой пары имеют противоположную полярность, упомянутая первая пара диодов соединена с упомянутой первой анодно-катодной парой, а упомянутая вторая пара диодов соединена с упомянутой второй анодно-катодной парой, упомянутые диоды, соединяющие упомянутые катоды с упомянутым источником питания, имеют одинаковую полярность, упомянутые диоды, соединяющие упомянутые аноды с упомянутым источником питания, имеют противоположную полярность по отношению к упомянутым диодам, соединяющим упомянутые катоды с упомянутым источником питания.
6. Ячейка по п.2, в которой упомянутый источник питания представляет собой источник бесперебойного питания, а упомянутые электромеханические или электронные переключатели содержат первый и второй совместно действующие сдвоенные переключатели, причем упомянутый первый сдвоенный переключатель попеременно соединяет упомянутый анод или упомянутый катод упомянутой первой анодно-катодной пары с упомянутым источником питания, а упомянутый второй сдвоенный переключатель попеременно соединяет упомянутый катод или упомянутый анод упомянутой второй анодно-катодной пары с упомянутым источником питания.
7. Ячейка по п.1, дополнительно содержащая по меньшей мере один узел, включающий в себя две дополнительные анодно-катодные пары, размещенные между упомянутыми первой и второй анодно-катодными парами, причем каждая дополнительная пара состоит из катода и анода, разделенных непроводящей средой, упомянутые дополнительные анодно-катодные пары расположены во встречно-параллельном положении и разделены непроводящей непроницаемой средой, анод упомянутой первой дополнительной анодно-катодной пары соединен с катодом упомянутой второй дополнительной анодно-катодной пары через по меньшей мере один первый диод, анод упомянутой второй дополнительной анодно-катодной пары соединен с катодом упомянутой первой дополнительной анодно-катодной пары через по меньшей мере один второй диод, упомянутый по меньшей мере один первый диод и упомянутый по меньшей мере один второй диод упомянутых дополнительных анодно-катодных пар имеют противоположную полярность.
8. Ячейка по п.1, в которой упомянутые катоды являются дырчатыми.
9. Ячейка по п.1, в которой конструкционный материал упомянутых катодов содержит один или более из следующих: титан, цирконий, тантал, ниобий и их сплавы, нержавеющая сталь, никель и никелевые сплавы, легированный бором алмаз, графит или стекловидный углерод.
10. Ячейка по п.1, в которой катодный материал снабжен электрокаталитическим покрытием, содержащим металлы платиновой группы или их оксиды и/или легированный бором алмаз.
11. Ячейка по п.1, в которой упомянутые аноды содержат титановую подложку, снабженную покрытием из оксидов благородных металлов.
12. Ячейка по п.1, в которой упомянутые аноды содержат подложку, снабженную покрытием из легированного бором алмаза, или в которой используется свободностоящий анод из легированного бором алмаза.
13. Ячейка по п.1, в которой упомянутые аноды и/или катоды содержат субоксид титана фазы Магнели либо в виде покрытия на металлической подложке, либо в виде сплошного электрода.
14. Ячейка по п.1, дополнительно содержащая множество анодно-катодных групп, содержащих центральный анод, расположенный между парами катодов, при этом упомянутые первая и вторая анодно-катодные пары содержат первую и вторую концевые анодно-катодные пары на концах ячейки, а упомянутое исполнительное средство способно направлять анодные токи к аноду и катодные токи к катоду.
15. Ячейка по п.14, в которой каждый электрод каждой анодно-катодной пары соединен с полюсами реверсивного источника тока через по меньшей мере одно исполнительное средство.
16. Ячейка по п.14, в которой каждый электрод каждой анодно-катодной группы соединен параллельно до соединения с исполнительным средством.
17. Монополярный электролизер, содержащий модульную компоновку ячеек по любому из пп.1-16.
18. Применение электрохимической ячейки по любому из пп.1-16 для генерирования кислорода или гипохлорита.
19. Применение электрохимической ячейки по любому из пп.1-16 для биоцидной обработки балластной воды.
20. Применение электрохимической ячейки по любому из пп.1-16 для хлорирования воды плавательных бассейнов.
21. Анодно-катодная пара электродов для электрохимической ячейки, содержащая катод и анод, разделенные непроводящим элементом, на расстоянии, составляющем в диапазоне от примерно 0,05 мм до примерно 10 мм, и выполненная с возможностью соединения с источником питания и с исполнительным средством, направляющим анодные токи к аноду и катодные токи к катоду, при этом упомянутый анод или упомянутый катод упомянутой пары электродов выполнены с возможностью попеременной работы в первом рабочем состоянии или втором рабочем состоянии.
22. Анодно-катодная пара по п.21, при этом упомянутое первое рабочее состояние представляет собой активное состояние, а упомянутое второе рабочее состояние представляет собой неактивное состояние или разомкнутую цепь.
RU2009138529/02A 2007-03-20 2008-03-19 Электрохимическая ячейка и способ ее эксплуатации RU2469959C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US91921607P 2007-03-20 2007-03-20
US60/919,216 2007-03-20
PCT/EP2008/053338 WO2008113841A2 (en) 2007-03-20 2008-03-19 Electrochemical cell and method for operating the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009138529A RU2009138529A (ru) 2011-04-27
RU2469959C2 true RU2469959C2 (ru) 2012-12-20

Family

ID=39711079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009138529/02A RU2469959C2 (ru) 2007-03-20 2008-03-19 Электрохимическая ячейка и способ ее эксплуатации

Country Status (15)

Country Link
US (1) US20090211918A1 (ru)
EP (1) EP2125633A2 (ru)
JP (1) JP2010521590A (ru)
KR (1) KR20100014467A (ru)
CN (1) CN101622200A (ru)
AU (1) AU2008228254B2 (ru)
BR (1) BRPI0809397A2 (ru)
CA (1) CA2678144A1 (ru)
IL (1) IL200031A0 (ru)
MX (1) MX2009010011A (ru)
MY (1) MY148645A (ru)
RU (1) RU2469959C2 (ru)
TW (1) TW200840120A (ru)
WO (1) WO2008113841A2 (ru)
ZA (1) ZA200905227B (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU175208U1 (ru) * 2017-01-23 2017-11-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет" Электрохимический твердотельный чувствительный элемент

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100276294A1 (en) * 2003-03-28 2010-11-04 Lambie John M Electrolytic sanitization of water
US8419925B2 (en) * 2008-08-18 2013-04-16 David Sherzer Method for electrode renewal
TW201012973A (en) * 2008-09-30 2010-04-01 Industrie De Nora Spa Cathode member and bipolar plate for hypochlorite cells
US20110135562A1 (en) * 2009-11-23 2011-06-09 Terriss Consolidated Industries, Inc. Two stage process for electrochemically generating hypochlorous acid through closed loop, continuous batch processing of brine
CN101957338A (zh) * 2010-04-16 2011-01-26 许建民 一种通用电化学流通池装置
ITMI20101100A1 (it) * 2010-06-17 2011-12-18 Industrie De Nora Spa Sistema per la generazione elettrochimica di ipoclorito
US8980068B2 (en) 2010-08-18 2015-03-17 Allen R. Hayes Nickel pH adjustment method and apparatus
GB201017346D0 (en) * 2010-10-14 2010-11-24 Advanced Oxidation Ltd A bipolar cell for a reactor for treatment of waste water and effluent
AU2011318239A1 (en) * 2010-10-20 2013-05-23 Zodiac Group Australia Pty Limited Method for water sanitisation
EP2646601B1 (en) * 2010-12-03 2017-11-22 Electrolytic Ozone Inc. Electrolytic cell for ozone production
WO2012142435A2 (en) 2011-04-15 2012-10-18 Advanced Diamond Technologies, Inc. Electrochemical system and method for on-site generation of oxidants at high current density
GB2490913B (en) * 2011-05-17 2015-12-02 A Gas Internat Ltd Electrochemical cell and method for operation of the same
RU2493108C1 (ru) * 2012-02-13 2013-09-20 Николай Петрович Куприков Устройство для электрохимической обработки жидкости
US20130341201A1 (en) * 2012-06-21 2013-12-26 Proteus Solutions, Llc Parallel cell electrochemical production of modified anolyte solution
US20130341200A1 (en) * 2012-06-21 2013-12-26 Proteus Solutions, Llc Series cell electrochemical production of modified anolyte solution
KR101577494B1 (ko) 2013-01-07 2015-12-15 주식회사 엘지화학 다수의 전극조립체를 포함하는 이차전지
GB2513368B (en) * 2013-04-25 2016-01-27 Radical Filtration Ltd Process apparatus
ITMI20132015A1 (it) 2013-12-03 2015-06-04 Industrie De Nora Spa Cella elettrolitica dotata di coppie concentriche di elettrodi
CN105330029B (zh) * 2014-08-07 2020-02-11 青岛海尔智能技术研发有限公司 供水装置及对供水装置进行除垢的方法
CN104498989B (zh) * 2014-12-29 2017-05-24 甘肃银光聚银化工有限公司 一种电解槽和电解含水氢卤酸制备卤素气体的方法
JP6528173B2 (ja) * 2015-04-02 2019-06-12 株式会社微酸研 電解槽および次亜塩素酸水製造装置
US10239772B2 (en) 2015-05-28 2019-03-26 Advanced Diamond Technologies, Inc. Recycling loop method for preparation of high concentration ozone
ES2923899T3 (es) * 2015-10-06 2022-10-03 De Nora Holdings Us Inc Producción electrolítica de soluciones desinfectantes a base de halógeno a partir de aguas que contienen haluros y amoniaco
WO2018075920A1 (en) 2016-10-20 2018-04-26 Advanced Diamond Technologies, Inc. Ozone generators, methods of making ozone generators, and methods of generating ozone
US10597313B2 (en) * 2017-02-16 2020-03-24 Saudi Arabian Oil Company Chlorination-assisted coagulation processes for water purification
CN107059046A (zh) * 2017-06-11 2017-08-18 王兆兵 一种新型电解装置
WO2019070877A1 (en) * 2017-10-05 2019-04-11 Electrosea Llc SYSTEM FOR PRODUCING ELECTROLYTIC BIOCIDE FOR USE ON BOARD A BOAT
CN108455696B (zh) * 2018-01-10 2021-04-30 南开大学 一种半波交流电场原位高效清除多孔材料表面与内部盐分的方法
WO2019176956A1 (ja) * 2018-03-12 2019-09-19 三菱マテリアル株式会社 チタン基材、チタン基材の製造方法、及び、水電解用電極、水電解装置
JP7092076B2 (ja) * 2018-03-12 2022-06-28 三菱マテリアル株式会社 チタン基材、チタン基材の製造方法、及び、水電解用電極、水電解装置
CN109360784A (zh) * 2018-09-13 2019-02-19 安徽钜芯半导体科技有限公司 一种去除芯片表面硼硅玻璃的方法
WO2020167645A1 (en) 2019-02-11 2020-08-20 ElectroSea, LLC Self-treating electrolytic biocide generating system with retro-fitting features for use on-board a watercraft
CN111020620B (zh) * 2019-12-25 2022-01-14 苏州希克曼物联技术有限公司 一种在线自清洁次氯酸钠合成系统
US12012661B2 (en) 2020-06-27 2024-06-18 Aquamox Inc. Electrolytic generators
CN111945184B (zh) * 2020-07-14 2021-05-18 武汉大学 一种Fe2+/Fe3+氢氧化物的电化学制备装置及制备方法与应用
KR102492246B1 (ko) * 2020-08-31 2023-01-27 고려대학교 산학협력단 적조제거 및 과염소산염 제어를 위한 복합 수처리 시스템 및 이를 이용한 수처리방법
CN111995072A (zh) * 2020-09-03 2020-11-27 浙江大学 双阴阳极切换的离子膜电沉积装置
US11757140B2 (en) * 2021-02-02 2023-09-12 Wisconsin Alumni Research Foundation Aqueous energy storage systems with desalination capabilities
CN113148959A (zh) * 2021-05-06 2021-07-23 嘉兴摩净电子科技有限公司 一种臭氧水制备装置
US11862828B2 (en) * 2021-08-02 2024-01-02 Aquamox Inc. Power management of electrolytic cells
CN113913844B (zh) * 2021-10-22 2022-10-04 合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室) 一种基于电源切换的无膜电解水制氢装置
CN114275857A (zh) * 2021-12-06 2022-04-05 澳门大学 一种电化学废水处理装置及其应用
CN114540878B (zh) * 2022-03-25 2023-08-18 中北大学 一种电解水装置
WO2024010797A1 (en) * 2022-07-06 2024-01-11 Nicholas Eckelberry Electrolytic cells, treatment of water, and methods of use
WO2024137459A2 (en) * 2022-12-20 2024-06-27 University Of Washington Hydrogel production instrument and techniques

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5314589A (en) * 1992-10-15 1994-05-24 Hawley Macdonald Ion generator and method of generating ions
JPH07328632A (ja) * 1994-06-15 1995-12-19 Hoshizaki Electric Co Ltd 可逆型電解水生成装置
RU2141453C1 (ru) * 1995-06-30 1999-11-20 Товарищество с ограниченной ответственностью "Лаборатория электрохимической технологии" Устройство для электрохимической обработки воды и водных растворов
US20060175200A1 (en) * 2002-01-03 2006-08-10 Holland Herbert W Method and apparatus for removing contaminants from conduits and fluid columns

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2508523A (en) * 1946-09-11 1950-05-23 Krebs & Co Device for the protection of the cathodes of electrolytic cells
BE588496A (ru) * 1959-04-03
NL275450A (ru) * 1961-03-06
US3436320A (en) * 1965-05-20 1969-04-01 Union Oil Co Method and apparatus for determination of redox current in redox solutions
US4211630A (en) * 1974-06-26 1980-07-08 Ciba-Geigy Ag Electrolytic recovery of silver from photographic bleach-fix baths
FR2513087A1 (fr) * 1981-09-18 1983-03-25 Int Marketing Conseil Procede de protection d'un produit fluide et installations pour la mise en oeuvre dudit procede
US4729824A (en) * 1982-05-11 1988-03-08 Giner, Inc. Gas sensor and method of using same
FR2542766B1 (fr) * 1983-03-16 1987-07-03 Cegedur Procede et dispositif de traitement electrochimique de la surface de produits metalliques de forme allongee
US4589966A (en) * 1985-10-03 1986-05-20 Olin Corporation Membrane cell jumper switch
JPH06479A (ja) * 1992-06-17 1994-01-11 Funai Electric Co Ltd イオン水生成器の多電極型電解槽
US5389214A (en) * 1992-06-19 1995-02-14 Water Regeneration Systems, Inc. Fluid treatment system employing electrically reconfigurable electrode arrangement
JP3509999B2 (ja) * 1995-05-22 2004-03-22 ホシザキ電機株式会社 電解水生成装置
JP3561346B2 (ja) * 1995-09-22 2004-09-02 ホシザキ電機株式会社 電解水生成装置
US6245214B1 (en) * 1998-09-18 2001-06-12 Alliedsignal Inc. Electro-catalytic oxidation (ECO) device to remove CO from reformate for fuel cell application
US6315886B1 (en) * 1998-12-07 2001-11-13 The Electrosynthesis Company, Inc. Electrolytic apparatus and methods for purification of aqueous solutions
JP2000176455A (ja) * 1998-12-16 2000-06-27 Sanyo Electric Co Ltd リン酸イオン含有水の処理装置および処理方法
US6315887B1 (en) * 1999-11-08 2001-11-13 Amir Salama Device and method for the purification of polluted water
US6627053B2 (en) * 1999-12-14 2003-09-30 Sanyo Electric Co., Ltd. Water treatment device
US6998029B2 (en) * 2001-08-15 2006-02-14 Eltech Systems Corporation Anodic protection systems and methods
US7041203B2 (en) * 2003-04-11 2006-05-09 John Timothy Sullivan Apparatus and method for generating and using multi-direction DC and AC electrical currents
WO2005021443A1 (en) * 2003-08-29 2005-03-10 Amergin, Llc Method and system for biologic decontamination of a vessel's ballast water
DE10352480A1 (de) * 2003-11-07 2005-06-16 Wassertechnik Wertheim Gmbh & Co. Kg Wasseraufbereitungsanlage
US8080150B2 (en) * 2003-12-18 2011-12-20 Rwo Gmbh Electrolytic cell
US7592097B2 (en) * 2004-04-26 2009-09-22 Greatbatch Ltd. Electrochemical cell designs with anode plates and connections which facilitate heat dissipation
JP4126307B2 (ja) * 2005-03-16 2008-07-30 株式会社コガネイ 循環水の浄化方法とその装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5314589A (en) * 1992-10-15 1994-05-24 Hawley Macdonald Ion generator and method of generating ions
JPH07328632A (ja) * 1994-06-15 1995-12-19 Hoshizaki Electric Co Ltd 可逆型電解水生成装置
RU2141453C1 (ru) * 1995-06-30 1999-11-20 Товарищество с ограниченной ответственностью "Лаборатория электрохимической технологии" Устройство для электрохимической обработки воды и водных растворов
US20060175200A1 (en) * 2002-01-03 2006-08-10 Holland Herbert W Method and apparatus for removing contaminants from conduits and fluid columns

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU175208U1 (ru) * 2017-01-23 2017-11-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет" Электрохимический твердотельный чувствительный элемент

Also Published As

Publication number Publication date
TW200840120A (en) 2008-10-01
AU2008228254A1 (en) 2008-09-25
WO2008113841A3 (en) 2008-12-24
EP2125633A2 (en) 2009-12-02
BRPI0809397A2 (pt) 2014-09-09
US20090211918A1 (en) 2009-08-27
ZA200905227B (en) 2010-10-27
JP2010521590A (ja) 2010-06-24
RU2009138529A (ru) 2011-04-27
KR20100014467A (ko) 2010-02-10
MX2009010011A (es) 2009-10-12
CN101622200A (zh) 2010-01-06
WO2008113841A2 (en) 2008-09-25
MY148645A (en) 2013-05-15
AU2008228254B2 (en) 2011-07-21
IL200031A0 (en) 2010-04-15
CA2678144A1 (en) 2008-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2469959C2 (ru) Электрохимическая ячейка и способ ее эксплуатации
US4088550A (en) Periodic removal of cathodic deposits by intermittent reversal of the polarity of the cathodes
AU2008236636B2 (en) Method and system of electrolytic treatment
KR101812008B1 (ko) 3차원 다공성 단극 전극체를 구비한 전기살균 필터 및 이를 이용한 수처리 방법
EP2245693B1 (en) Device and method for performing a reverse electrodialysis process
JP5595213B2 (ja) 殺菌水製造装置および殺菌水の製造方法
JP5764474B2 (ja) 電解合成装置、電解処理装置、電解合成方法及び電解処理方法
EP2697730A2 (en) Electrochemical system and method for on-site generation of oxidants at high current density
GB2490913A (en) A method for producing ozone from an electrochemical cell where the electrodes can be cleaned through reversing the electrode polarity
JP6317738B2 (ja) 同心の電極対を備えた電解セル
CA1265471A (en) Electrode with reversible polarity
JP2000140849A (ja) 電気化学的水処理装置及び方法
JP2006289304A (ja) 電気化学的水処理電極ユニット、電気化学的水処理電極構造体及び電気化学的水処理装置
GB2113718A (en) Electrolytic cell
CA2750024A1 (en) Method and apparatus for electrolytically producing alkaline water and use of the alkaline water produced
CN113373460B (zh) 一种电解水制备臭氧同时在线维护阴极的方法
CN216663241U (zh) 一种电解水制备臭氧的发生器
KR100868980B1 (ko) 하수처리장치 및 이를 이용한 하수처리방법
NO761396L (ru)
JP3906110B2 (ja) 電気分解装置
WO2021089337A1 (en) A cathode for water disinfection applications
JPH06346266A (ja) 食塩水の電気分解方法
JP2019048256A (ja) 電解装置
JP2002248477A (ja) 電気化学的水処理方法
KR20080087515A (ko) 해수전해장치 및 이를 이용한 해수전해방법

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140320