SE415039B - Elektrolysor for elektrolys av saltlosningar - Google Patents

Description

7802414-8 10 15 20 25 30 som väl lämpar sig för bipolära kloralkaliceller åter- finns i tyska utläggningsskriften 2627l42.l-41.

Klor och alkali tillverkas i mycket stor skala i alla industriländer och det kapital som är investerat i dessa kloralkalifabriker är utomordentligt stort.

Det är inte ovan- Livsläng- den på dessa fabriker är också stor. ligt med livslängder på 20-30 år och även längre. Det är däremot nödvändigt att med jämna mellanrum renovera cellerna, byta anoder, sätta på nya membran, etc. Det har också varit möjligt att vidareutveckla existerande celler mot högre prestanda genom exempelvis införandet av s.k. dimensionsstabila anoder istället för grafit- anoder i såväl kvicksilverceller som celler av diafrag- matyp. En beskrivning av dessa olika celltyper finns bl.a. i Kirk-Othmer "Encyclopedia of Chemical Technolo- gy", Second Ed. Vol. l, pp. 668-707; J.S. Sconce "Chlo- rine“, ACS nomograph No. 154, 1962 och t.ex. amerikanska patentskrifterna 3.124.520, 3262.868 m.fl. publikationer och patentskrifter. I många stycken helt aktuell infor- mation erhålles i konferenshandlingarna från Chlorine "Elec- trolytic manufacture of chemicals from salt", The Chlo- rine Institute 1975.

Bicentennial Symposium, ECS, 1974, samt Hardie: Det hittillsvarande arbetet på att söka utveckla och in- föra luftelektroder vid kloralkalielektrolysen har va- rit inriktat på nykonstruktion av hela elektrolyscellen, exempelvis genom införandet av bipolära elektrodkonstruk- tioner. Mycket vore emellertid att vinna om en konstruk- tion kunde anvisas som skulle möjliggöra ett införande av luftelektroder i existerande celler av diafragma- eller membrantyp med monopolära elektroder. En sådan luftelektrod skulle kunna införas på existerande elektro- lysanläggningar och därmed omedelbart resultera i syn- nerligen betydande globala besparingar av elektrisk 10 15 20 25 30 7sa2414-s energi. Driftkostnaderna för kloralkaliprocossen skulle också reduceras högst avsevärt genom en sådan modifika- tion. Man kan gott säga att en sådan innovation skulle få t.o.m. en större betydelse än det tidigare införandet av dimensionsstabila anoder.

Ett första syfte med den föreliggande uppfinningen är därför att möjliggöra en konvertering av existerande kloralkaliceller av diafragma- och membrantyp med mono- polära elektroder till luftelektroder.

Ett andra syfte är att väsentligt sänka konsumtionen av elektrisk energi för elektrolysen genom att införandet av luftelektroder möjliggöres också i existerande anlägg- ningar.

Ett tredje syfte är att anvisa en konstruktion som möj- hggör en enkel renovering av luftelektroden samtidigt med utbytet av dimensionsstabila anoder, membran eller Ett fjärde syfte är att sänka kloridhalten Ett femte syfte är att höja diafragmor. i alkalihydroxidlösningen. koncentrationen på produktlösningen särskilt vid dia- fragmaceller. Andra syften kommer att framgå av beskriv- ningen.

Den föreliggande uppfinningen avser således en elektro- lysör för elektrolys av saltlösningar med en positiv elektrod i kontakt med en anolyt och en negativ elektrod för syre bestående av ett åtminstone delvid hydrofobt elektrodskikt av ett elektrokatalytiskt aktivt material i kontakt med en alkalisk katolyt varvid anolyten och katolyten är åtskilda av en separator bestående av ett asbestdiafragma eller ett katjonpermeabelt membran upp- buren av ett genombrutet ihåligt stöd utformat som ett katodfinger vilket bildar ett utrymme försett med anord- ningar för att bringa syret i kontakt med elektrodskik- tets yta och anordningar för fördelning och avledning vae2u1u-a 10 15 20 25 30 35 av katolyten varvid elektrodskiktet antingen är anord- nat mellan separatorn och stödet, då företrädesvis in- tegrerat med separatorn, eller också är anordnat på katodfingrets insida k ä n n e t e c k n a d av att anordningarna för fördelning och avledning av katolyten innefattar anordningar som är så utformade att katoly- ten i utrymmet bildar en åtminstone delvis sammanhäng- ande elektrolytfas i kontakt med elektrodskiktets hela yta.

Det skall genast framhållas att principen för elektroly- sören som den beskrivits ovan avviker i ett mycket vä- sentligt avseende från kända elektrolysörer med luft- elektroder, särskilt kloralkaliceller, nämligen däri att elektrolyten bringas i kontakt också med luftelektrodens baksida i form av en åtminstone delvis sammanhängande elektrolytfas som står i kontakt med elektrodskiktets hela yta (med framsida menas den sida av elektroden som vetter mot den motsatta elektroden i detta fall klorano- den, baksidan är den motsatta sidan). Konventionella luftelektroder har under normala driftförhållanden ingen elektrolyt i kontakt med elektrodskiktets hela baksida, ,Se exempelvis amerikanska patentskrifterna 3.864.236 och 3.262.368.

Denna nya konstruktiva princip ger en rad praktiska och processtekniska fördelar. En sådan praktisk fördel är givetvis att luftelektroden enligt uppfinningen möjlig- gör en praktiskt fungerande kloralkalicell med luft- Den följande beskrivningen torde väl belysa Det har emellertid också vi- elektroder. dessa praktiska fördelar. sat sig att uppfinningen ger en rad mycket överraskande processtekniska fördelar jämfört med konventionella luftelektroder med katolyten anordnad på luftelektrodens framsida. Det är således möjligt att ta ut en mer kon- centrerad alkalihydroxidlösning vid utföringsformen för diafragmaceller, vilket minskar ångbehovet för indunst- 10 15 20 25 30 eexempel. 78024-14-8 \_'\ ningen. En minst lika stor fördel är att kloridkon- centrationen blir lägre vilket är av särskild betydel- se för diafragmacellerna.

Den mycket låga energiförbrukningen, den höga alkali- koncentrationen och den låga kloridhalten är faktorer av den allra största betydelse för kloralkalielektroly- sens ekonomi. I likhet med flera andra uppfinningar på kloralkaliområdet såsom exempelvis dimensionsstabila anoder, dimensionsstabila diafragmor och effektiva membran, kännetecknas den föreliggande uppfinningen av konstruktiv enkelhet parad med en synnerligen hög tek- Uppfinningen tillmötesgår i alla avseen- Uppfinningen nisk verkan. den de önskemål som formulerats ovan. skall nu närmare beskrivas med hjälp av några utförings- Luftelektroden kan införas enligt tre vägar: (1) Komplettering och minimal konstruktiv modifiering av existerande diafragma- och membranceller. (2) Genomgripande ombyggnad av katodbärande delar in- klusive katodelementen vid existerande diafragma- och membranceller. (3) Total nykonstruktion av hela elektrolysören för ett optimalt nyttiggörande av uppfinningen.

Uppfinningen skall åskådliggöras med hjälp av följande figurer.

Figur 1 visar helt schematiskt arrangemanget av den funk- tionella elementen vid en kloralkalicell med luft- elektrod enligt uppfinningen.

Figur 2 visar på sama sätt en motsvarande cellväggs- del för en liknande cell med en konventionell luftelek- ftrod. 7882414-8 10 15 20. 25 30 -Figur 3 visar den funktionella uppbyggnaden av en bipo- lär elektrolyscell med luftelektroder enligt uppfinningen.

Figur 4 visar hur en elektrolysör med konventionell katod med vätgasutveckling omändras för att tjäna som elektro- lysör med luftelektrod enligt uppfinningen i en i öv- rigt endast obetydligt modifierad kloralkalicell, exem- pelvis av den typ som utvecklats av Hooker Chemicals.

Figur 5 visar en speciell utföringsform med en porös elek- trolythållande kropp anordnad i luftelektrodens inre.

Figur 6 visar en annan speciell utföringsform med en luftelektrod avsedd för membranceller varvid elektroden är sektionerad i element företrädesvis avsedda för luft, respektive elektrolyt.

För att spara utrymme är beskrivningen främst inriktad på den konstruktiva utformningen av den nya elektrolysö- ren. Teknikens nuvarande ståndpunkt inom kloralkalitek- nologin är väl redovisad i ovan angivna standardverk.

Särskilt aktuella cellkonstruktioner av diafragma- och .membrantyp är beskrivna i trycksaker utgivna av de le- dande företagen pâ området: Hooker Chemicals och Dia- mond Shamrock. Ett detaljerat schema för en modern kloralkalifabrik av diafragmatyp har utgivits av Diacell AB i Gävle 1977. att med kännedom om dessa skrifter införa och använda Det är ingen svårighet för fackmannen luftelektroder enligt uppfinningen vid kloralkalielektro- lys utan ytterligare anvisningar i denna beskrivning.

Det kan dock framhållas att omställning från väteutveck- ling till syrereduktion förutsätter några enkla omställ- ningar som lätt kan utföras av fackmannen. Det sensibla värmet 1 den avgående vfitqnsen tlllvnrntas ofta för nn- vändning vid indunstning av alkalihydroxidlösningen. 10 15 20 25 30 7802l+1lfi8 Det sensibla värmet i avgående varm luft från ka- todrummen kan med fördel nyttiggöras på samma sätt. nes i panncentraler för produktion av process- Ibland förekommer det att vätgasen brän- ånga. Dessa panncentraler mäste givetvis i fort- sättningen förses med annat bränsle. Efter det omställning skett från väteutveckling till syre- reduktion kan givetvis de ledningar som in- stalkxats i en existerande fabrik för vätgassys- temet bibehâllas och nu användas för luftsys- temet.

Behovet av luft, syrgasanrikad luft eller syrgas för syrereduktionen beror givetvis av syrekon- centrationen i den tillförda gasen. Användes ren syrgas behövs av stökiometriska skäl ett till- flöde på volymsbas som uppgår till hälften av I detta fall kan inerta komponenter som förekommer i det tidigare motsvarande vätgasflödet. syrgasen avventileras periodiskt för att för- hindra att koncentrationen av dessa inerta kom- ponenter såsom argon och kväve ökar i katodrum- men. Vid drift på luft kan det ofta vara lämp- ligt med ett överskott motsvarande dubbla syre- behovet varvid flödet av tillförd luft uppgår till omkring 5 gånger motsvarande volymsflöde av avgå- ende vätgas. I detta fall förbrukas omkring hälften av tillfört syre vid elektrodreaktionen medan återstående syre avgår med avluften. Det kan ibland vara till fördel med uppfuktning och förvärmning av tillförd luft. Ibland kan man också utnyttja den kylning och torkning som till- 789241l§~8 försel av kall och torr luft presterar vid passa- gen genom katodrummet. Det kan också ibland va- ra fördelaktigt att recirkulera luft tillbaka _ till katodrummen efter förstärkning med nytill- 5 förd luft, syreanrikad luft eller syrgas. Så- dan recirkulation kan vara lämplig också för att minska kolsyreupptagningen av alkalihydroxidlös- ningen; Alla dessa frågor är att se som avväg- ningsfrâgor som lätt kan avgöras av fackmannen lo från fall till fall berøenae på aktuella drift-i betingelser, önskad produktkvalitet, etc.

Luftens kolsyra är ett kapitel för sig. Denna kolsyra tas upp av alkalihydroxidlösningen och ger upphov till en ökad karbonathalt i elektro- l5 lyten. I vissa applikationer önskar man minime- ra karbonathalten och man får då lov att först av- lägsna luftens kolsyra i en särskild scrubber där luften tvättas lämpligen med en alkalihydroxidlös- ning, som sedan dekarbonatiseras på känt sätt, 20 exempelvis genom ett elektrodialytiskt förfarande eller genom kausticering med kalk.

Utformningen av systemet för luftförsörjning in- nebär inga som helst problem för fackmannen som framgår av den ovanstående diskussionen. 25 övergång från väteutveckling till syrereduktion vid en existerande fabrik kräver en speciell omställningspro- 10 15 20 25 30 78021! 1 lr *8 cess, som också får avgöras från fall till fall bero- ende på hur omfattande ingreppet är ifråga om cellkon- struktionen. Ofta vill man genomföra övergången successivt utan att driften behöver störas och vill dessutom använda de resurser som är tillgängliga för renovering av cellerna. Det kan då vara lämpligt att använda mobila aggregat för individuell luftförsörjning för en cellenhet. den på sin plats i cellsalen och anslutes till systemet med ett undantag för avgående vätgasledning. Luftför- sörjningen kopplas på varvid cellen sedan går på syre- Efter ombyggnad av en cell återföres reduktion utan att systemet i övrigt påverkas. Pâ detta sätt kan man successivt ställa om ett lämpligt antal celler för att sedan koppla denna grupp till det gemensamma luftsystemet. När tillräckligt antal celler konverterats, kopplas det tidigare gemensamma vätgas- systemet bort. Man kan givetvis också följa andra upp- läggningar, exempelvis avställning av fabriken under omställningsperioden eller anslutning av de konvertera- de cellerna till det nya gemensamma luftsystemet redan från början.

Den väsentligt lägre cellspänningen vid klorceller med luftelektroder kräver också antingen modifikation av det elektriska försörjningssystemet eller utbyggnad av cellsalen så att den tillgängliga systemspänningen ut- nyttjas till fullo. På detta sätt kan en förbättrad driftekonomi kompletteras med en kapacitetshöjning.

De aktiva materialen i en kloralkalicell har begränsad livslängd och det är därför nödvändigt att med jämna mellanrum ta cellen ur drift för renovering eller ut- byte av exempelvis diafragmat. Det elektrokatalytiskt aktiva materialet i luftelektroden har också en begrän- sad livslängd. Det är därför lämpligt att välja ma- terial och driftbetingelser så att utbyte eller reakti- 789-2414-8 10 15 20 25 30 10 vering av det elektrokatalytiskt aktiva materialet kan ske med samma tidsintervall som andra underhàllsopera- tioner. det elektrokatalytiskt aktiva materialet samtidigt med Det är givetvis särskilt lämpligt att renovera renovering eller utbyte av diafragma respektive mem- bran. Det är också givetvis av utomordentligt stor be- tydelse att luftelektroden utformas på ett sådant kon- struktivt sätt att renovering eller utbyte av det elek- trokatalytiskt aktiva materialet lätt låter sig göra.

Det är givetvis särskilt lämpligt att anbringa detta ma- terial på den bärande stödstrukturen med hjälp av sprutning, pâmålning, neddoppning, elektroforetisk ut- fällning eller på annat sätt utan att mekaniska ope- rationer behöver tillgripas.

De material som kommer till användning i luftelektroder enligt uppfinningen användes inom kloralkalitekniken, bränslecelltekniken, tekniken med metalluftbatterier, etc. Som separatormaterial kan användas diafragmor el- ler membran av den typ som nu förekommer i kloralkali- celler. Olika slag av diafragmor är beskrivna i ame- rikanska patentskrifterna 3,694.28l, 3.723.264 m.fl. Även andra typer av diafragmor och membran avsedda för kloralkali kan användas.

Publikationer avseende s k katjonbytande membran åter- finnes bl a i konferenshandlingarna från Electrochemical Society's möte i Georgia 9-14 oktober 1977, pp ll35- 1150.

Det elektrokatalytiska aktiva materialet innehåller kata- lysatorer för syrereduktion av känd typ på aktiv kolbas, silverbas, metalloxider innehållande nickel och kobolt) s k perovskit- ocñ spinellstrukturer samt givetvis ädel- metallkatalysatorer. Dessa katalysatorer, försedda med 10 15 20 25 30 780241-lr-8 ll ledande tillsatser i form av kol, grafit, nickelpulver, och strukturstabiliserande tillsatser såsom karbider, nitrider, etc bindes samman till en porös struktur med ringa tjocklek, ofta nâgra tiondels mm företrädesvis med hjälp av sintrade partiklar av polytetrafluoretylen.

Pâ detta sätt erhålles samtidigt den önskade hydrofoba egenskapen för att förbättra luftkontakten. Denna tek- nik är nu mycket väl etablerad framför allt genom fram- stegen inom bränslecellomrâdet. Här kan hänvisas till svenska utläggningsskrifterna 300.246, 329.385, 369.006, 349.130, 333.783, 37l,9l3, 5742/72, Power Sources Symp. No 6 och 37, Siemens Ber. 5 (1976) 266-271.

Den mekaniskt uppbärande stödstrukturen kan i alla vä- sentliga stycken vara utformad enligt de konstruktioner som anvisats för katodfingrar (se t ex amerikanska pa- tentet 2987A63). belagt kolstâl eller i andra materialkombinationer som Stödstrukturen kan utföras av nickel- är beständiga i den alkaliska miljön vid den aktuella elektrodpotentialen för syrereduktion. Om diafragma pålägges på känt sätt genom att strukturen doppas ned i en uppslamning av asbestfiber, varefter vakuum an- bringas i luftelektrodens inre, måste strukturen vara försedd med inre stöd för att uppta det yttre trycket.

Dessa stödjande strukturer är med fördel så utformade att de samtidigt tjänar som ledskenor för att bringa den tillförda luften i kontakt med det elektrokataly- tiskt aktiva materialet anordnat på det inre rummets av- gränsningsytor.

Efter denna redogörelse för den kända teknik som kan tillgripas vid tillämpningen av uppfinningen skall jag redogöra för den konstruktiva utformningen av luftelek- troderna. Jag kan nu begränsa mig till den rent meka- niska uppbyggnaden och kan där falla tillbaka på anvis- '78241fi-8 10 15 20 25 30 12 ningar i den föregående beskrivningen.

Figur l visar helt schematiskt den funktionella upp- byggnaden av en kloralkalicell med luftelektrod enligt uppfinningen. För enkelhets skull visas också endast ett enda cellelement innehållande en s k dimensions- stabil kloranod (l) med omgivande anolytrum (2) samt luftkatoden (3). som bär upp anoderna.

Cellen består av en bottenplatta (4) Katoderna är anordnade vid cell- väggdelen (5) med anordningar (6) för avledning av alka- lihydroxidlösning samt anordningar (7) och (8) för till- Cellocket (9) innehåller en ledning för avgående klorgas (10) samt en respektive avledning av processluften. anslutning för tillförsel av alkalikloridlösning (ll).

Tillförsel av elektrisk energi sker med skenorna (12), resp. (13). Anoden är isolerad från bottenplattan med isoleringen (14) och bottenplattan är givetvis också elektriskt isolerad från cellväggsdelen (5) med den iso- lerande tätningen (15).

Som fackmannen lätt inser visar Figur l i princip en helt konventionell kloralkalicell med undantag för den nya luftelektroden. (Ritningen är dock s a s konstruk- tivt missvisande så till vida att luftelektroden sam- tidigt ses i ett snitt genom den yta som vänder mot anoden och i ett snitt genom cellväggsdelen.) I verk- ligheten ser luftelektroden utifrân sett ut på ungefär samma sätt som ett katodfinger i en konventionell klor- alkalicell, rialet (l7) som kan utgöras av ett asbestdiafragma el- ler ett katjonbytande membran, det elektrokatalytiskt aktiva materialet (18), som kan utgöras av en porös Luftelektroden innehåller separatormate- Raney-silverkatalysator bunden med polytetrafluoretylen eller aktivt kolkatalysator, samt detcemforerade ellergmqmm- brutna stödet (19), som avgränsar utrymmet (20). Stödet (19) är förse med öppningar (21) och är företrädesvis 10 15 20 25 30 .vis också sitta på '7-802414-8 behandlad med polytetrafluoretylen för att göra hela stödet elektrolytavvisande och därmed underlätta infång- ning av luftbubblor för bättre kontakt mellan luften och det elektrokatalytiskt aktiva materialet (18). Det kan dessutom vara fördelaktigt att anordna ett särskilt bä- rarmaterial (22) för det elektrokatalytiskt aktiva ma- terialet. Detta bärarmaterial kan utgöras av ett nick- elnät anordnat på den stödjande strukturen, poröst gra- fit- eller kolpapper, etc. Bärarmaterialet kan givet- stödets insida.

Figur 2 visar en konventionell luftelektrod i en cell av samma typ. Inspektion av figuren visar att här förekommer ett särskilt katolytrum (23) anordnat mellan separatorn (17) och luftelektroden (16) samt ett sär- skilt gasrum för luft (24). des funktionellt uppbyggd på samma sätt som beskrivits Denna luftelektrod är såle- för gasdiffusionselektroder för elektrolysörer i ame- rikanska patentet 3.864.236.

Vid drift av cellen enligt Figur l tillföres luft via ledningen (7) och bringas därvid i kontakt med det ak- tiva elektrodmaterialet som exponeras via öppningarna (21) i stödet (19). mer eller mindre sammanhängande luftfas samt en mer el- Utrymmet (20) är uppfyllt av en ler mindre sammanhängande elektrolytfas varvid fördel- ningen mellan luft och elektrolyt beror av utrymmets konstruktiva utformning, hydrofoberingen, ledskenorna, stödstrukturen etc.

Figur 3 visar hur uppfinningen tillämpas vid bipolära celler. Även denna figur är en ren principskiss som visar de fundamentala funktionerna. Figuren visar ett repetetivt element i en stapel av bipolära elektroder (25) med mellanliggande isolerande ramelement (26). Be- teckningarna är i övrigt desamma som i föregående fi- 7892414-8 10 15 20 25 30 11+ gurer. Separatorn (17) utgöres här lämpligen av ett katjonpermeabelt membran.

Figur 4 visar hur den principiella konstruktionen en- ligt Figur l kan åstadkommas praktiskt genom ombyggnad av en existerande kloralkalicell. Figur 4 visar för enkelhets skull enbart ett snitt genom stödstrukturen.

Cellväggdelen med dess katodfingrar har på känt sätt monterats loss och befriats från sitt asbestdiafragma.

Till att börja med har strukturen förnicklats pâ gal- vanisk väg på känt sätt. Ett ej visat tunt nickelnät har anordnats så att det täcker den perforerade eller I Detta nickelnät skall tjäna som bärare för det elektrokatalytiskt aktiva ma- genombrutna delen av strukturen. terialet. Vidare har i varje katodfinger införts en luftfördelare (27) med hål (28) för tillförsel av luft jämnt över katodfingrets inre tvärsnitt. Denna luft- fördelare är ansluten till en ej visad stamledning för ingående luft som i sin tur skall anslutas till det gemensamma luftsystemet. Det elektrokatalytiskt aktiva materialet anordnas sedan på nickelnätet genom pâmâl- ning av ett tunt skikt (0,1 mm) av en slurry av Raney- silver av Siemenstyp (se föregående ref.) En suspen- sion av l00 g silver i 100 g dispersion av polytetra- fiuorei-.yien (nu Pont frefløn 30 N) räcker till 1 m2.

Nickelnätet bör ha ett meshtal överstigande 60. Sint- ring sker i luft vid 350°C i 15 min.

För att underlätta transport av elektrolyt genom det hydrofoba skiktet perforeras skiktet med nålförsedda valsar så att hål uppkommer i skiktet. Dessa hål, ofta 0,2-l mm kan täcka en mindre del av elektrodens Sedan elektrod- materialstrukturen sintrats samman exempelvis genom yta, omkring storleksordningen 1-10 %. uppvärmning till 300°C under 20 min. pâlägges asbest- 10 15 20 25 30 vao2414-8 15 diafragmat på känt sätt. Det är också möjligt att sintra det elektrokatalytiskt aktiva materialet och diafragmat i en och samma operation.

Den konverterade cellväqgsdelen kan sedan åter monteras på sin bottenplatta i cellsalen med den skillnaden att anslutning till vätgassystemet ersättes med anslutning till system för avgående luft och vidare att luftrummet anslutes till systemet för tillförselluft.

En viktig sak är givetvis anpassningen av det hydraulis- ka motstândet för transport av elektrolyt från anolyt- rummet till luftelektrodens inre. Man får här genom experiment fastställa lämplig hydrofobering, porstruk- tur och eventuell perforering av det aktiva luftelek- trodmaterialet. tjockleken hos det pâlagda diafragmat med tanke på den ytterligare transportspärr som luftelektroden erbjuder.

Man kan också samtidigt minska på (Det är också möjligt att slå samman diafragma och elek- trodmaterial till en enhet, vilket kan beskrivas som eliminering av separatorn.) Katolytrummet är till största delen uppfyllt av elektrolyt och den drivande kraften för transporten mel- lan anolytrummet och luftelektrodens inre utgöres främst av den hydrostatiska tryckdifferensen. Detta förut- sätter således att luftelektroden är perforerad som be- skrivits ovan. En god kontakt erhålles ändå mellan luf- ten och det elektrokatalytiskt aktiva materialet genom att luftbubblorna fångas upp vid öppningarna i stödstruk- ' turen. Luftbubblorna transporteras härvid etappvis från nivå till nivå i luftelektroden.

Figur 5 visar en annan lämplig utföringsform där en po- rös elektrolythâllande struktur (29) är anordnad i luftelektrodens inre. Denna elektrolythâllande struktur 78fl2lf1læ-8 10 15 20 25 30 1: kan tillverkas på plats i katodfingret genom sintring av alkalibeständiga polymerer såsom polysulfon, penton, ~ polyfenylenoxid etc. varvid en sammanhängande porositet âstadkommes med hjälp av porbildare, exempelvis koksalt- partiklar som sedan lakas bort. Den elektrolythâllande strukturen innehåller också kanaler för tillförsel av luft (30), respektive avledning av luft (31) samt kana- ler (32) för att åstadkomma kontakt mellan luften och det elektrokatalytiskt aktiva materialet. Den elektro- lythâllande strukturen innehåller dessutom ribbor (33) eller andra kontaktställen för avledning av elektrolyt från det elektrokatalytiskt aktiva materialet till den elektrolythâllande strukturen. Denna konstruktion ger en helt reglerad fördelning av luft och elektrolyt i luftelektroden med en reglerad kontakt mellan elektro- lyt, luft och det elektrokatalytiskt aktiva materialet.

Figur 6 visar en annan speciell utföringsform med se- parata luftelement och elektrolytelement anordnade i elektrodens inre. Figur 6 visar en vy uppifrån med i fingret insatta stående perforerade element (34) och (35) med elektrodmaterial (18) på elementens (34) yta mot separatorn (17). Luft leds in mot botten av varje element (34). Lut strömmar in i elementet (35) och fyller i stort sett detta element. Övriga anordningar enligt Figur l är ej visade.

Laboratorieförsök med funktionsmodeller i princip upp- byggda enligt Figur 4 och försedda med material som be- skrivits ovan har visat att elektroden kan belastas med 150 mA/cmz vid 80°C varvid cellspänningen reduceras från 3,25 Volt för motsvarande konventionell cell till 2,40 Volt. komplett ombyggnad av en existerande kloralkalifabrik Med ledning av dessa experiment har en __med diafragmaceller för 70.000 årston klor projekterats.

Den specifika energiförbrukningen reduceras med 24%, 10 789214 14-*8 17 lutkoncentratíonen kan höias till 18% orh kapavitotcn ökas med 33% utan ombyggnad av det ulvktrifikn nyntomvt.

Det är ingen svårighet för fackmannen att åstadkomma liknande vinster vid andra existerande anläggningar ge- nom tillämpning av elektrolysörer enligt uppfinningen.

Det föreligger heller inga svårigheter att nykonstruera celler innehållande luftelektroder enligt uppfinningen, varvid givetvis de operativa och praktiska fördelarna blir ännu mer betydande.

Vad som ovan sagts och illustrerats med exempel och ritningar skall inte ses som en begränsning av upp- finningsföremålet. Det föreligger andra möjligheter inom uppfinningsföremâlets ram för fackmannen att nyttiggöra uppfinningstanken.

Claims (1)

1. 78G2lr14-8 10 15* 20 25 30 18 Patentkrav 1. Elektrolysör för elektrolys av saltlösningar med en positiv elektrod (l) i kontakt med en anolyt och en negativ elektrod för syre (3) bestående av ett åtminsto- ne delvis hydrofobt elektrodskikt (18) av ett elektro- katalytiskt aktivt material i kontakt med en alkalisk katolyt varvid anolyten och katolyten är åtskilda av en separator (17) bestående av ett asbestdiafragma el- ler ett katjonpermeabelt membran uppburen av ett genom- brutet ihâligt stöd (19) utformat som ett katodfinger vilket bildar ett utrymme (20) försett med anordningar (7,8,34) för att bringa syret i kontakt med elektrod- skiktets (18) yta och anordningar för fördelning och avledning av katolyten varvid elektrodskiktet (18) antingen är anordnat mellan separatorn (17) och stödet (19), då företrädesvis integrerat med separatorn, eller också är anordnat på katodfingrets insida k ä n n e t e c k n a d av att anordningarna för _ fördelning och avledning av katolyten innefattar anord- ningar (6, 29, 35) som är så utformade att katolyten i utrymmet (20) bildar en åtminstone delvis sammanhäng- ande elektrolytfas i kontakt med elektrodskiktets (18) hela yta. ' j 2. Elektrolysör enligt krav l k ä n n e t e c k n a d av att anordningarna för fördelning och avledning av katolyten innefattar anordningar för avledning (6) som är så utformade att utrymmet (20) till största delen är uppfyllt av elektrolytfasen och att utrymmets botten är försedd med anordningar (27) och (28) för fördelning av syret över elektrodskiktets yta. 10 7802414-8 3. Elektrolysör enligt krav l eller 2 k ä n n e t e c k- n a d av att genomgående pører eller hål är upptagna i elektrodskiktet (18). Elektrolysör enligt krav l k ä n n e t e c k n a d av att anordningarna för fördelning och avledning av katolyten innefattar en porös elektrolythâllande kropp (29) anordnad i utrymmet (20). 5. Elektrolysör enligt något av de föregående kraven k ä n n e t e c k n a d av att det genombrutna ihå- liga stödet (19) är försett med ett elektrolytavvisan- de ytskikt. ANFÖRDA PUBLIKATIONER: Sverige putentunsökan 13 275/78 Tyskland 2 627 142 (czsß 9/00) US 3 809 630 (204-98), 3 864 236 (204-265), 4 035 254 (204-98)