DD243052A5

DD243052A5 - Elektrolytische zellenanordnung und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DD243052A5
Application number: DD85280949A
Authority: DD
Inventors: Richard N Beaver; H Gene Newton; Hiep D Dang
Original assignee: ��@��@��@��k��
Priority date: 1984-09-24
Filing date: 1985-09-24
Publication date: 1987-02-18
Also published as: GR852320B; EP0195072B1; IN165594B; PT81186B; NO862060L; FI861974A; ES8706853A1; AU4960485A; JPS6256237B2; PT81186A; WO1986001838A1; CA1242990A; HUT41851A; BR8506943A; EP0195072A1; ZA857346B; FI861974A0; DK239186D0; JPS61501638A; DK239186A

Abstract

Es wird eine elektrolytische Zellenanordnung von Filterpressen-Typ beschrieben, die einen ersten Rahmen, einen zweiten Rahmen, einen Separator, der zwischen den Rahmen angebracht ist, um eine Anode und eine Katode auseinanderzuhalten, enthaelt. Die elektrolytische Zellenanordnung ist erfindungsgemaess dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwischen dem ersten oder zweiten Rahmen und dem Separator eine vorgepresste und permanent verformte Dichtung vorhanden ist. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Anordnung beschrieben, mit der es moeglich ist, Beschaedigungen der Zellenmembranen, die zu einer Verringerung des Wirkungsgrades solcher Zellen fuehren, weitgehend zu verhindern. Fig. 2

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine elektrolytische Zellenanordnung und ein Verfahren'zu ihrer Herstellung. Elektrolytische Zellen, die einen Separator verwenden, und insbesondere Zellen, die für die Herstellung von Chlor und Alkalimetallhydroxiden durch Elektrolyse von wäßrigen Lösungen von Alkalimetallchloriden verwendet werden, bestehen im allgemeinen aus zwei Arten, dem Diaphragma-Typ und dem Membran-Typ.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Im allgemeinen verwendet die Zelle vom Membran-Typ eine blattartige Membran eines lonenaustauschmaterials. Solche Zellen sind im allgemeinen vom Flachplatten- oder Filterpressen-Typ und besitzen monopolare oder bipolare Elektrodenstrukturen. Die US-Patente 4108742 und 3111779 (Seko et al) veranschaulichen die elektrolytische Zelle mit dem bipolaren System. Ein anderer Aufbau wird von Kenny — im US-Patent 4137144, und den dort zitierten Patentreferenzen gelehrt. In der Filterpressen-Membrantypzelle ist es typisch, die Membran in Blattform zwischen die Seiten der Rahmenelemente festzuklemmen oder auf andere Weise zu pressen. Zusätzlich war es allgemeine Praxis, zwischen einem der Rahmenelemente und der Oberfläche der Membran eine Dichtung anzubringen, um eine fluiddichte, d. h. flüssig- und gasdichte Dichtung beim Zusammenpressen der Rahmen und Dichtungen zu bilden, um einen Durchfluß des Elektrolyten von einem Zellabschnitt zum anderen oder in die Umgebung zu verhindern. Diese Kompression wird typischerweise manuell oder mechanisch unter Verwendung hydraulischer Kolben oder anderer Arten von druckanlegenden Vorrichtungen bewerkstelligt, um die Elektrodenrahmen und die trennenden Dichtungen zusammenzupressen. Die Bildung einer fluiddichten Abdichtung wird wünschenswerterweise aber ohne Beschädigung der Membran durchgeführt.

Das zwischen der Membran und einem Elektrodenrahmenelement einer elektrolytischen Zelle normalerweise verwendete Dichtungsmaterial ist ein elastisches Material, z. B. Gummi oder ein Elastomeres. Handelsübliche bipolare Membranelektrolytapparaturen verwenden im allgemeinen Äthylen-Propylen (EP) oderÄthylen-Propylen-Dien (EPD) als Dichtungsmaterial zwischen der Membran und der Elektrodenrahmen.

Die obigen Materialien neigenjedoch dazu, sich zu deformieren und nach außen zu expandieren, wenn Druck auf die Rahmen über die Rahmenelemente aufgebracht wird. Wenn die Dichtungen sich nach außen verformen, neigen bestimmte Separatoren, die in Kontakt mit den Dichtungen sind, dazu, sich zu dehnen, wenn sie unter dem Druck der nach außen sich verformenden Dichtungen gezogen werden. Dieses Strecken des Separators oder der Membran unterhalb der Dichtungen, die an benachbarten Elektrodenrahmen verwendet werden, kann verursachen, daß die Membranen brechen oder reißen, wenn man versucht, die Rahmen zu einer fluiddichten Zelle zu verpressen. Darüber hinaus erfordern elastische Dichtungen eine höhere Druckkraft, um eine Dichtung zu bewirken, was das Risiko eines Brechens oder Zerreißens der Membran erhöht. j

Risse oder Brüche in den Membranen können den Stromwirkungsgrad (Effizienz) während des Betriebes verringern, den I Verbrauch an elektrischem Strom stark erhöhen, und dabei den Wirkungsgrad (Effizienz) der Zelle während des elektrolytischen Betriebes verringern. Ein zu großer Abfall der Stromeffizienz und/oder der elektrolytischen Betriebseffizienz kann ein \

kostspieliges Abschalten der gesamten Zelle erforderlich machen, während dem die beschädigte Membran oder Membranen; ersetzt werden. :

Auf Bestellung angefertigte Dichtungen, flache Blätter oder O-Ring-EPD-Dichtungen, werden gewöhnlich hergestellt und in | Zellen eingebaut, um die Beschädigung der Membran zu verringern. Diese elastischen Dichtungen stellen im wesentlichen aber auch noch ihre Größe und Form nach Entfernen der auf sie ausgeübten Druckspannung wieder her. Deshalb kann eine elastische Dichtung nicht vorgepreßt sein und die Membran muß mit der Dichtung zwischen den Zellrahmen vor der Kompression j eingebaut werden. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit, daß die Membran, wenn sie mit der elastischen Dichtung gepreßt wird, beschädigt wird. I

t Ziel der Erfindung !

Ziel der Erfindung ist es, die Beschädigungen der Membranen und die dadurch bedingten wirtschaftlichen Verluste zu vermeiden. j

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elaktrolytische Zellenanordnung bereitzustellen, und ein Verfahren zu ihrer Herstellung ohne eine Membran der Zelle zu beschädigen.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrolytische Zellenanordnung, die einen ersten Rahmen, einen zweiten Rahmen, einen Separator, der zwischen den beiden Rahmen angebracht ist, um eine Anode und eine Katode auseinanderzuhalten, umfaßt, und eine vorgepreßte Dichtung, die zwischen mindestens dem ersten oder zweiten Rahmen und dem Separator angebracht ist. Die Dichtung kann eine Dichtung aus einem Fluorcarbon-Polymermaterial sein. ' ' :

Das Fluorcarbon-Polymer ist vorteilhaft ein poröses expandiertes Polytetrafluoräthylen-Material. * :

Es ist vorteilhaft, wenn mindestens einer der Rahmen eine Vertiefung besitzt, und die Vertiefung eine Dichtung enthält. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer elektrolytischen Zelle durch Anbringen einer Dichtung zwischen mindestens einem ersten Rahmen oder einem zweiten Rahmen und einem Separator, wobei der Separator eine Anode und eine Katode in durch den ersten und den zweiten Rahmen abgegrenzten Abteilungen auseinanderhält, und Zusammenpressen der Dichtung, des Separators und des ersten und zweiten Rahmens, welches folgende Schritte enthält:

a) Verwendung einervorgepreßten permanent verformten Dichtung;

b) Anbringen eines blattförmigen Elementes zwischen mindestens einem ersten und einem zweiten Rahmen;

c) Anbringen einer Dichtung aus einem permanent verformbaren Material zwischen mindestens dem ersten oderzweiten Rahmen und dem blattförmigen Element;

d) Zusammenpressen des ersten und des zweiten Rahmens, des blattförmigen Elementes, und der Dichtung, um die Dichtung permanent zu verformen;

e) Wegnehmen der Preßkraft, um das blattförmige Element zu entfernen;

f) Ersetzen des blattförmigen Elements durch einen Separator; und

g) Zusammenpressen des ersten und zweiten Rahmens, der vorgepreßten Dichtung und des Separators um eine flüssig- und gasdichte Abdichtung zu bilden.

Das blattförmige Element besteht vorteilhaft aus Papier oder einem synthetischen harzartigen Material.

Die Dichtung ist auf eine Dicke permanent verformt, um eine flüssig- und gasdichte Abdichtung zu bilden.

Die Dichtung ist vorzugsweise eine Dichtung aus Fluorcarbon-Polymer, wobei die Fluorcarbon-Polymer-Dichtung zweckmäßig ein poröses expandiertes Polytetrafluoräthylen ist.

-3- Z43 UÖZ

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine Querschnittsansicht einer elektrolytischen Zellenanordnung, die eine vorgepreßte Dichtung zeigt, die zwischen

einem Elektrodenrahmen und einem Separator angebracht ist; Fig. 2: eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Querschnittsansicht einer elektrolytischen Zellenanordnung, die eine vorgepreßte Dichtung zeigt, die zwischen einer Elektrode mit einer Vertiefung und einem Separator angebracht ist.

In der Fig. 1 wird eine elektrolytische Zellenanordnung vom Filterpressen-Typ gezeigt, die ein paar von Rahmen 11 und 12 vom Filterpressen-Typ besitzt. Um vorliegenden Fall ist, nur zur Veranschaulichung, der erste Rahmen 11 ein Anodenrahmen und der zweite Rahmen 12 ein Katodenrahmen. Typischerweise sind der Anodenrahmen und der Katodenrahmen einzelrahmige Strukturen, in denen seine Anode und eine Katode an gegenüberliegenden Flächen oder Seiten der Struktur angebracht sind und elektrisch über die Struktur verbunden sind. Diese Zellenanordnung ist typisch für eine elektrolytische Zelleneinheit des Filterpressen-Typs, die monopolar oder bipolar sein kann. Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf eine elektrolytische Zelle vom bipolaren Elektroden-und Filterpressen-Typ beschrieben. Zwischen der Anode und dem Katodenrahmen 12 ist ein Separator 13 und eine vorgepreßte Dichtung 14angebracht. Die vorgepreßte Dichtung 14kann zwischen dem Separator und einem der beiden Rahmen 11 oder 12 angebracht sein. Weiterhin umfaßt die Erfindung, obgleich nur eine vorgepreßte Dichtung 14 gezeigt ist, die Verwendung von vorgepreßten Dichtungen an beiden Seiten des Separators 13.

Unter „vorgepreßter Dichtung" wird eine Dichtung verstanden, die einer Verformung durch eine Druckkraft oder Kompression unterworfen wurde, und die Dichtung in einem im wesentlichen zusammengepreßten Zustand oder permanent verformter Dichtung" wird verstanden, daß eine Dichtung auf eine gewünschte Dicke gepreßt wird und ohne wesentliche Änderung bis zu ihrer Endverwendung, d.h. Einbau zwischen Zellrahrnen 11 und 12, oder bis zur weiteren Kompression, zusammengepreßt bei dieser Dicke bleibt. Das „vorgepreßte" Merkmal der erfindungsgemäßen Dichtung ist ein Fortschritt gegenüber Dichtungen des Standes der Technik, weil durch das Vorpressen der Dichtung die Dichtung den großen Druckkräften, die zur Verformung der Dichtung erforderlich sind, in Abwesenheit eines Separators, der durch die großen Druckkräfte beschädigt werden könnte, unterworfen wird.

Wieder auf die Fig. 1 bezugnehmend, enthalten die Zellrahmen 11 und 12 eine periphere seitliche Oberfläche oder Fläche 15 bzw. 16. Wie gezeigt, befindet sich die Dichtung 14 zwischen dem Separator 13 und dem Katodenrahmen 12, kann aber auch zwischen dem Separator 13 und dem Anodenrahmen 11 angebracht sein. Der Separator 13 ist gewöhnlich größer als die Zellrahmen 11 und 12 und erstreckt sich über die äußere Peripherie der Rahmen 11 und 12 hinaus, während die Dichtung 14 im allgemeinen innerhalb der Seitenfläche 15 des Anodenrahmens 11 oder, wie in Fig. 1 gezeigt, innerhalb der Seitenfläche 16 des Katodenrahmens 12 begrenzt ist. Der Separator 13 wird in einem leichten Winkel von der Seitenfläche 15 abgeknickt gezeigt, was nur dazu dient, die Seitenfläche 15 klarer zu veranschaulichen. Typischerweise steht der Separator vollständig mit der Seitenfläche 15 in Kontakt, d.h. über ihre gesamte Oberfläche. Die Dichtung 14 kann die gesamte Seitenfläche 15 oder 16 der Anoden-bzw. Katodenrahmen 11 und 12 auslegen. Weiterhin kann eine (nicht gezeigte) Lage auf der Seitenfläche 15 oder 16 verwendet werden, um dje Rahmenstruktur vor der korrosiven Umgebung zu schützen. Zum Beispiel kann der Zellrahmen 11 eine Auflage aus Metall, wie z. B. Titan, oder aus Plastik, wie z. B. Polytetrafluoräthylen, an der Seitenfläche 15 anliegend enthalten.

Die Rahmen 11 und 12 können irgendeine Gestalt besitzen, die in typischen elektrolytischen Zellen verwendet wird. Zum Beispiel können die Rahmenelemente in der Gestalt von rechteckigen Stäben, C- oder U-Kanälen, zylindrischen Röhren, elliptischen Röhren oder I- und Η-Formen, vorliegen. Vorzugsweise ist die Querschnittsform einer Elektrodenrahmeneinheit, die die Rahmen 11 und 12 enthält, I-förmig.

Die Rahmen 11 und 12 können aus irgendeinem Material sein, das gegenüber Korrosion durch die Elektrolyten und die Elektrolyseprodukte widerstandsfähig ist. Zum Beispiel kann der Anodenrahmen, der in Kontakt mit einer Anolytlösung steht, die in dem Anodenraum enthalten ist, aus Metallen wie z. B. Eisen, Stahl, rostfreiem Stahl, Nickel, Titan oder Legierungen dieser Metalle aufgebaut sein. Der Katodenrahmen, der in Kontakt mit einer Katolytlösung ist, die im Katodenraum enthalten ist, kann aus Eisen, Stahl, rostfreiem Stahl, Nickel oder Legierungen dieser Metalle gemacht sein. Ähnliche können Kunststoffmaterialien, wie z. B. Polypropylen, Polybutylen, Polytetrafluoräthylen, fluoriertes Äthylenpropylen, und Polyester auf der Basis von HET-Säure (chlorendic acid) für die Anoden- und Katodenrahmen verwendet werden.

Der erfindungsgemäße Separator 13 kann ein hydraulisch permeabler oder impermeabler Separator sein. Vorzugsweise werden inerte flexible Separatoren verwendet, die lonenaustauschfähigkeiten besitzen und die im wesentlichen gegenüber dem hydrodynamischen Durchfluß des Elektrolyten und den Durchtritt von Gasprodukten, die während der Elektrolyse gebildet werden, undurchlässig sind. Besonders bevorzugt werden Kationenaustauschermembranen verwendet, wie z. B. solche aus Fluorcarbon-Polymeren mit einer Vielzahl von anhängenden Sulfonsäuregruppen oder Carbonsäuregruppen oder Mischungen von Sulfonsäuregruppen oder Carbonsäuregruppen. Unter den Ausdrücken „Sulfonsäuregruppen" und „Carbonsäuregruppen" wird verstanden, daß sie auch Salze von Sulfonsäuren oder Salze von Carbonsäuren umfassen, die in geeigneter Weise in oder von den Säuregruppen durch Verfahren wie z. B. Hydrolyse umgewandelt werden können. Die erfindungsgemäße Abdichtung 14 kann eine Dichtung sein, und wie die Rahmen 11 und 12 sollten die Dichtungen aus einem Material hergestellt werden, das widerstandsfähig ist gegenüber Korrosion durch den Elektrolyten oder die Elektrolyseprodukte. Bei der Herstellung von Chlor und Laugen muß die Dichtung 14 z. B. natürlich im wesentlichen inert sein gegenüber Säure, Salzlösung, Chlor, Wasserstoff und Lauge, wie sie in der Zelle während der normalen Betriebsbedingungen vorhanden sind. Die Dichtung 14 ist vorzugsweise auch nichtleitend und sollte aus einem Material sein, daß einen hohen Volumenwiderstand und eine gute Dichtfähigkeit besitzt, nachdem er zusammengepreßt wurde. Ein Hauptmerkmal der Erfindung ist es, daß Material der Dichtung 14 nicht elastisch oder im wesentlichen permanent verformbar ist. Die Dichtung 14 wird vorzugsweise aus einem Fluorcarbon-Polymermaterial gemacht, und besonders bevorzugt aus einem Polytetrafluoräthylen (PTFE). Vorzugsweise wird oinp nirhtiinn vprwenrfet. Hip ans norösen exDandiertem PTFE-Material aemachtist. Die Dichtung 14 der Fig. 1 kann auf die

Seitenfläche 16 des Rahmenelementes 12 vor der Anwendung einer Druckkraft auf die Zellenanordnung durch einen Kleber, wie z. B. Zement oder Epoxy, wie an sich bekannt, angebracht werden. Der verwendete Zement oder Epoxyharz sollte gegenüber der Elektrolyseumgebung ebenfalls inert sein.

Eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in Fig. 2 gezeigt, die eine Membran 23 zeigt, und eine vorgepreßte erste Dichtung 24, die zwischen einem Anodenrahmen 21 und einem Katodenrahmen 22 angebracht ist, die Seitenflächen 25 bzw. 26 besitzen. Die Struktur und Konstruktionsmaterialien im Hinblick auf dem Membran, die vorgepreßte erste Dichtung und die Elektrodenrahmen der Fig. 2 sind mit denen der in Fig. 1 dargestellten identisch, mit der Ausnahme, daß in Fig. 2 eine Vertiefung 27 in der Seitenfläche 26 des Rahmenelements 22 gezeigt ist. Es liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung, daß entweder die Seitenfläche 25 oder 26, oder beide, der Zeilrahmen 21 ind 22 eine Vertiefung oder eine Mehrzahl von Vertiefungen enthalten können. Zusätzlich zeigt die Fig. 2 eine zweite Dichtung 28, die entweder ungepreßt oder vorgepreßt ist, und in die Vertiefung 27 eingepaßt ist. Die zweite Dichtung 28 kann aus dem gleichen oder einem verschiedenen Material wie die erste Dichtung 24 sein. Obgleich die Dichtung 14 der Fig. 1, und die Dichtungen 24 und 28 der Fig. 2 mit im allgemeinen rechteckigem Querschnitt dargestellt sind, können auch andere geeignete Formen verwendet werden, um verbesserte Abdichteffekte zu erhalten. Zum Beispiel können die Dichtungen von kreisförmigem oder torischem Querschnitt sein, und die Vertiefung kann im allgemeinen rechteckig sein, mit abgerundeten Ecken. Die Vertiefung kann auch eine im Querschnitt im allgemeinen halbkreisförmige oder eine dreieckige Rinne sein oder irgendeine andere gewünschte Gestalt besitzen. Irgendein allgemein bekannter Kleber, wie z. B. Zement oder ein Epoxymaterial, kann an der Zwischenfläche 29 der Dichtung 28 und der vorgepreßten Dichtung 24 verwendet werden, um die vorgepreßte Dichtung 24 an der Seitenfläche 26 des Katodenrahmens 22 zu halten, bevor eine Druckkraft auf die Zellanordnung angelegt wird. Es liegt auch innerhalb des Rahmens der Erfindung, daß die Dichtungen 24 und 28 aus einem Stück sein können.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine ungepreßte Dichtung, vorzugsweise mit einem Kleber, auf der Seitenfläche der Katoden- oder Anodenrahmen einer elektrolytischen Zelle vom Filterpressen-Typ angebracht. Ein Blatt, vorzugsweise mit einer Dicke und mit flexiblen Eigenschaften ähnlich einer Membran, die in der elektrolytischen Zellenanordnung verwendet werden soll, wird dann zwischen den Anoden- oder Katodenrahmen und deren Dichtung angebracht. Vorzugsweise kann das Blatt aus Papier oder Kunststoffmaterial sein, und insbesondere aus Kraft-Papier (Hartpapier). Vorzugsweise liegt die Dicke des Papierblattes im Bereich von 0,125 bis 0,25 mm. Eine Druckkraft oder -belastung, die mittels irgendeiner bekannten hydraulischen oder Klemmvorrichtung auf die Anordnung ausgeübt werden kann, wird auf die Zellenanordnung auferlegt. Nach dem Pressen der Dichtung auf die gewünschte Dicke wird das Papierblatt zwischen der Dichtung und dem Elektrodenrahmenelement entfernt. An diesem Punkt wird die Dichtung vorgepreßt und allgemein permanent verformt, d. h. das Entfernen der Druckkraft beläßt die Dichtung in der gepreßten Form.

Im allgemeinen wird eine Druckbelastung von 10 bis 100% der Enddruckbelastung verwendet, die erforderlich'ist, um eine gewünschte elektrolytische Zellensolespalte oder eine gewünschte Enddicke der Dichtung zu erhalten. Zum Beispiel kann die Dichtung auf eine Dicke von 2,0 bis 0,38 mm unter Verwendung einer Druckkraft von 275OkPa bis 1724OkPa gepreßt werden. Nach Entfernung des zwischen der Dichtung und dem Elektroderirahmen liegenden Papierblattes wird das Papierblatt durch eine Membran ersetzt. Die Membran und die vorgepreßte Dichtung werden dann zwischen den Zellenrahmen gepreßt, um eine vollständig flüssig- und gasdichte elektrolytische Zellenanordnung zu ergeben. Da die Dichtung bereits in einer gepreßten Form ist, sind Spannungen, die auf die Membran durch die Deformation der Dichtung einwirken, vernachlässigbar und deshalb wird die Beschädigung der Membran minimal gehalten.

Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung nur näher erläutern, ohne sie dadurch zu beschränken. Die Beispiele beschreiben die Verwendung einer vorgepreßten Dichtung in einer Elektrolysezelle vom Filterpressen-Typ, die eine Membran verwendet.

Beispiel 1

Um eine Dichtung zu testen, wurde ein paar von 0,61 x 0,61 m großen Blindrahmen einer Zelle vom Flachplatten-Typ verwendet. Ein 12,7 χ 4,76 mm dicker Strang aus Dichtungsmaterial wurde an eine flache Seitenfläche eines der Rahmen geklebt. Der Strang wurde an seinen Enden gelappt, um eine Dichtung bereitzustellen. Am anderen Rahmen wurde keine Dichtung aufgebracht. Die zwei Zellrahmen wurden an einer 0,61 χ 0,61 m großen hydraulischen Presse angebracht. Ein Blatt Kraftpapier, ca. 0,25 mm dick, das sich über die Peripherie der Zellenrahmen hinaus erstreckte, wurde zwischen den Rahmen angebracht. Die Dichtung zwischen den Rahmen wurde zuerst auf ungefähr 1,6mm Dicke mit ca. 128OkPa auf der Dichtung vorgepreßt. Die Zellrahmen wurden dann geöffnet und das Kraftpapier entfernt. Eine Membran wurde dann zwischen der Dichtung und einem Zellrahmen angebracht. Die Zellrahmen mit der Membran wurden dann wieder zusammengepreßt. Heißes Wasser mit einer Temperatur von 85 ⁰C bis 93 ⁰C wurde durch die Zelle bei einem internen Zelldruck von 34 bis 103 kPa zirkuliert. Die hydraulische Pressenkraft wurde proportional zum internen Druck erhöht, um den Druck der Dichtung konstant bei ca. 2413kPazu halten. Der Test lief ca. 140 Stunden. Es wurde keine Leckage beobachtet. Die Zellen wurden dann außer Betrieb gesetzt und zur Inspektion geöffnet. Die Membran zeigte an der Dichtungsfläche keine Anhaftung und keine Verdünnung.

Vergleichsbeispiel A

Zur Testung einer ungepreßten Dichtung wurde ein Paar von 10cm χ 10cm großen Blindrahmen einer Zelle vom Flachplatten-Typ verwendet. Ein 9,5 mm breites und 3,2 mm dickes Band Dichtungsmaterial wurde an einer flachen Seitenfläche eines der Rahmen festgeklebt. Das Band wurde an seinen Enden gelappt, um eine Dichtung zu ergeben. An dem anderen Rahmen wurde keine Dichtung angebracht. Eine Membran wurde zwischen den Rahmen angebracht. Die zwei Zellenrahmen wurden zwischen den Platten einer hydraulischen Presse verpreßt. Heißes Wasser mit einer Temperatur von 90 ⁰C wurde durch die Zelle bei einem Druck von 34 bis 207 kPa zirkuliert. Der hydraulische Druck wurde proportional zum Innendruck erhöht, um den Druck der Dichtung bei 3447 bis 4137 kPa zu halten, um eine Leckage zu verhindern.

DerTest lief 48 Stunden. Die Zellrahmen wurden dann geöffnet und die Dichtung und die Membran wurden überprüft. Es wurde beobachtet, daß die Fläche der Membran unter dem Druck der Dichtung gedehnt und verdünnt war.

Beispiel 2

Ein Elektrolyseapparat aus vier rechtwinkligen Zellenrahmen vom Flachplatten-Typ (1,22 m χ 2,44 m) wurde wie folgt abgedichtet: Ein Strang aus Dichtungsmaterial vom Durchmesser 6,35 mm wurde in eine 6,35mm-Rippe geklebt, die sich an der Katodenseite der Zellenrahmen befand.

Der Strang wurde in die Rinne hineingepreßt, so daß die obere Oberfläche des Materials mit der Seitenfläche des Zellenrahmens flächengleich war. Dann wurde eine 12,7 mm breites und 4,76 mm dickes Band aus Dichtungsmaterial aufgeklebt, auf der Oberseite des Stranges von 6,35 mm Durchmesser zentriert und um die gesamte Katodendichtungsfläche sich erstreckend. Das Band wurde an seinen Enden gelappt, um eine Dichtung zu ergeben. Auf die Anodenseite der Zellrahmen wurde keine Dichtung aufgebracht.

Ein Blatt Kraftpapier mit einer Dicke von 0,25mm, das sich über die Peripherie des Zellenrahmens hinaus erstreckt, wurde mit einem selbsthaftenden Kreppband an der Anodenseite jedes Zellenrahmens angebracht.

Die abgedichteten Zellenrahmen mit den angebrachten Papierblättern wurden, jeweils einer an einem Zellenkasten, zwischen zwei Platten einer hydraulischen Presse angebracht. Die Zellenrahmen wurden dann bei einem Druck von 8274kPa am hydraulischen Zylinder (42 676kg Druckander Presse) zusammengepreßt, was äquivalent war mit einem Druck von ca. 3723 kPa an der Dichtung. Der 12,7mm Dichtungsstrang wurde von der anfänglichen Form von 12,77mm Breite und 4,76mm Dicke auf eine 15,9 mm Breite und 1,6 mm Dicke Dichtung gepreßt. Der hydraulische Druck wurde dann entfernt. Die Zellenrahmen wurden ausgebreitet und die Papierblätter entfernt. Ein Blatt einer Membran wurde dann zwischen benachbarte Zellenrahmen angebracht. Nach Anbringen der Membranen wurden die Zellenrahmen unter Anwendung eines Druckes von ca. 11377kPaam hydraulischen Zylinder wieder gepreßt.

Anolyt und Katolyt wurden durch die Zellen zirkuliert, und Strom wurde angeschaltet, um die Elektrolyseeinrichtung mit Energie zu versehen. Die Zellen wurden bei einerTemperatur von 9O⁰C und einem inneren Druck im Bereich von 34 bis 138 kPa betrieben.

Der hydraulische Preßzylinderdruck variierte entsprechend von 11377 bis 15169kPa, um eine Leckage der Dichtung zu verhindern. Die Dicke der Dichtung variierte von 1,27 mm bis 0,76 mm. Der durchschnittliche Dichtungsdruck wurde bei ca.

3447 kPa gehalten.

Während eines achtmonatigen Betriebes wurde der Elektrolyseapparat fünfmal für Zellenmodifikationen und Membranauswechslungen abgestellt. Die gebrauchten Dichtungen wurden den Zellen während jedes Abbruchs entnommen und visuell überprüft. Es wurde keine Beschädigung an den Dichtungen oder an den Membranen im Flächenbereich der Dichtungen festgestellt. Nach jedem Abschalten wurden an den Zellen gemäß dem obigen Verfahren neue Dichtungen angebracht.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Elektrolytische Zellenanordnung, die einen ersten Rahmen, einen zweiten Rahmen, einen Separator, der zwischen den Rahmen angebracht ist, um eine Anode und eine Katode auseinanderzuhalten, umfaßt, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens zwischen dem ersten oder zweiten Rahmen und dem Separator eine vorgepreßte und permanent verformte Abdichtung vorhanden ist.
2. Zellenanordnung nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß der Separator eine Membran ist und die Abdichtung eine aus Fluorcarbon-Polymer hergestellte Dichtung ist.
3. Zellenanordnung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Fluorcarbon-Polymer ein poröses expandiertes Polytetrafluoräthylen-Materialist.
4. Zellenanordnung nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens einer der Rahmen eine Vertiefung besitzt, und die Vertiefung eine Dichtung enthält.
5. Verfahren zur Herstellung einer elektrolytischen Zellenanordnung durch Anbringen einer Dichtung zwischen mindestens einem ersten Rahmen oder einem zweiten Rahmen und einem Separator, wobei der Separator eine Anode und eine Katode in durch den ersten und den zweiten Rahmen abgegrenzten Abteilungen auseinanderhält, und Zusammenpressen der Dichtung, des Separators und des ersten und zweiten Rahmens, gekennzeichnet durch:

a) Verwendung einer vorgepreßten permanent verformten Dichtung;

b) Anbringen eines blattförmigen Elementes zwischen mindestens einem ersten und einem zweiten Rahmen;

c) Anbringen einer Dichtung aus einem permanent verformbaren Material zwischen mindestens dem ersten oder zweiten Rahmen und dem blattförmigen Element;

d) Zusammenpressen des ersten und zweiten Rahmens, des blattförmigen Elementes und der Dichtung, um die Dichtung permanentzu verformen;

e) Wegnehmen der Druckkraft, um das blattförmige Elementzu entfernen;

f) Ersetzen des blattförmigen Elementes durch einen Separator, und ·.

g) Zusammenpressen des ersten und zweiten Rahmens, der vorgepreßten Dichtung und des Separators in einem Maße, das ausreicht, um flüssig- und gasdichte Abdichtung zu bilden.
6. Verfahren nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß als blattförmiges Element Papier oder ein synthetisches harzartiges Material verwendet wird.
7. Verfahren nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Dichtung auf eine Dicke permanent verformt wird, um eineflüssig- und gasdichte Abdichtung zu bilden.
8. Verfahren nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß eine Dichtung aus Fluorcarbon-Polymer verwendet wird.
9. Verfahren nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß als Fluorcarbon-Polymer-Dichtung ein poröses expandiertes Polytetrafluorethylen verwendet wird.