DE3025662A1

DE3025662A1 - Elektrolytische zelle

Info

Publication number: DE3025662A1
Application number: DE3025662A
Authority: DE
Inventors: Hugh Corpus Christi Tex. Cunningham
Original assignee: PPG Industries Inc
Current assignee: PPG Industries Inc
Priority date: 1979-07-10
Filing date: 1980-07-07
Publication date: 1981-03-26
Also published as: US4217199A; IT8022940A0; GB2054651A; GB2054651B; BE884230A; IT1131838B; NL8003356A; JPS5616687A; FR2461021A1; CA1138818A; JPS5815547B2

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine elektrolytische Zelle mit einer Vielzahl von elektrisch parallel geschalteten hohlen Anoden- und Kathodenelementen, wobei jedes der Anodenelemente zwischen einem Paar von Kathodenelementen und jedes der Kathodenelemente zwischen einem Paar von Anodenelementen angeordnet ist und die einzelnen Elemente jeweils voneinander durch flache ionendurchlässige Trennfolien voneinander abgetrennt sind und die Elektrodenelemente durch druckerzeugende Mittel, wie Bolzenschrauben, zusammengedrückt werden, um elektrolytdichte Zellen zu bilden.

Bei der industriellen Herstellung von Chlor und Alkalihydroxid in elektrolytischen Zellen werden Zellen verwendet, die einen vom Katholytrautn durch eine ionendurchlässige Trennschicht getrennten Anolytraum aufweisen. Der Anolytraum enthält saure Anolytflüssigkeit mit einem Gehalt von etwa 125 bis 250 g / 1 Natriumchlorid oder mit etwa 160 bis etwa 320 g / 1 Kaliumchlorid bei pH-Werten zwischen etwa 2,5 und etwa 5,5, wobei sich Chlor an der Anode entwickelt. Im Katholytraum befindet sich eine alkalische Katholytflüssigkeit, die mehr als 1 Mol pro Liter Alkalihydroxid enthält und wobei Wasserstoff an der Kathode entwickelt wird.

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Durch die Trennschichten wird die saure Anolytflüssigkeit von der alkalischen KathoIytflüssigkeit abgetrennt gehalten, so dass die Bildung von Alkalichloraten vermieden wird. Die Trennschichten können synthetische Stoffe sein, wie mikroporöse Diaphragmen oder permionische Membranen. Alternativ können auch Asbestdiaphragmen verwendet werden.

Mikroporöse Diaphragmen sind beispielsweise mikroporöse Fluorkohlenwasserstoffilme oder Asbestdiaphragmen, einschliesslich harzverstärkter Asbestdiaphragmen, die den Durchtritt von Chlorionen ermöglichen, so dass sich eine Zellflüssigkeit bildet, die aus Alkalihydroxid und Alkalichlorid besteht, beispielsweise mit einem Gehalt von etwa 10 bis etwa 15 Gew% Alkalihydroxid und etwa 15 bis 25 Gew% Alkalichlorid.

Bei alternativen Ausführungsformen kann die Trennschicht aber auch eine synthetische permionische Membran sein, beispielsweise eine kationenselektive Membrane. Für die Verwendung in der Chloralkalielektrolyse geeignete kationenselektive permionische Membranen bestehen aus Fluorkohlenstoffharzen mit bestimmter Kationenselektivität und anionensperrenden Gruppen, wie Carboxylgruppen, Sulfonsäuregruppen, Phosphoniumsäuregruppen, Phosphorsäuregruppen und Derivaten sowie Reaktionsprodukten mit Amiden, Aminen, Alkoholen und dergleichen und entsprechenden Vorläuferstufen.

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Die Verwendung von Asbestdiaphragmen, die auf elektrolytdurchlässigen Kathoden abgelagert sind, sind bekannter Stand der Technik, insbesondere aber Kathoden, die gerundete Kanten und komplizierte Formen aufweisen. Neuerdings wird aber die Verwendung von synthetischen Trennschichten, wie Fluorkohlenwasserstoffmaterialien und mit Fluorkohlenwasserstoffharzen verstärkte Asbeststoffe, wie sie vorstehend beschrieben sind, bevorzugt. Die geeigneten Fluorkohlenwasserstoffmaterialien lassen sich jedoch nur schwer in die erforderlichen Formen bringen, die für Reihen von Fingerelektroden erforderlich sind. Harzverstärkte Asbestdiaphragmen sind zwar leichter in die für Fingerelektroden erforderlichen Formen zu bringen und haben gleichmässige Eigenschaften, wenn sie vor dem Einbau vorgeformt sind. Die erforderlichen Verbindungen, Verschwelssungen und Biegungen erfordern hohe Temperaturen, scharfe Reagenzien, Lösungsmittel und dergleichen, die alle nachteilige und zerstörende Effekte auf die Elektroden haben. Es besteht deshalb ein Bedürfnis nach Bauformen von elektrischen Zellen, bei denen derartige Verbindungsstellen, Dichtungen und dergleichen ohne Kapazitätsverluste vermieden werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es deshalb, einen neuen einfachen Aufbau von Elektrolysezellen

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aufzuzeigen, bei der die einzelnen Elemente konstruktiv so ausgebildet sind, dass keine komplizierten Formgebungen für die Trennschichten erforderlich sind, sondern diese als flache Trennfolien ausgebildet und entsprechend angeordnet sind.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine konstruktive Ausbildung einer elektrolytischen Zelle mit synthetischen Trennschichten, beispielsweise harzverstärkten Asbestdiaphragmen, die eine elektrolytdichte Verschraubung "der einzelnen Elektrodenelemente erlaubt, ohne dass nachträgliches Abdichten, Versiegeln oder dergleichen erforderlich ist. Es wurde nun gefunden, dass man durch eine besonders günstige Ausbildung der einzelnen Elektrodenelemente als flache Scheiben (pancake) die Vorteile grosser Elektrodenflächen, wie Fingerelektroden, erhalten kann und gleichzeitig das Verschweissen und Verbinden von trennenden Membranen vermeidet. Die einzelnen Elektrodenelemente bestehen dabei aus einem rechteckigen Aussenrahmen mit zwei offenen gegenüberliegenden Oberflächen zur Aufnahme flacher Metallelektroden auf jeder Seite der beiden offenen Oberflächen. Die erforderlichen Einrichtungen zum Zuführen von Elektrolytflüssigkeit, zum Abziehen von Elektrolyt und zum Abführen von Gas und für den Elektrolytkreislauf innerhalb der ElektrodeneLemente sind durch den Aussenrahmen geführt.

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Die erfindungsgemässe Elektrolyseeinheit besteht aus einer Vielzahl derartiger Elektrodenelemente, anodischer Elektrodenelemente und kathodischer Elektrodenelemente, die jeweils einander gegenüberstehen und elektrisch parallel geschaltet sind mit Elementen gleicher Polarität, wie in den bekannten Fingerzellen.

Die einzelnen Ausführungsformen der Kathodenelemente in bipolarer beziehungsweise monopolarer Ausführung sind in den Ansprüchen beschrieben. Sie werden nun anhand der Abbildungen beispielhaft beschrieben, so dass die konstruktive Detailgestaltung besser verständlich wird.

Figur 1

ist eine perspektivische Wiedergabe der erfindungsgemassen Elektrolyseeinrichtung.

Figur 2

ist eine perspektivische explodierte Abbildung eines Anodenelementes, eines Kathodenelementes und der damit verbundenen Dichtungen und der Trennmittel.

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Figur 3

ist ein teilweise freigegebener Blick auf eine erfindungsgemässe Kathodeneinheit.

Figur 4

ist eine teilweise aufgeschnittene Wiedergabe einer erfindungsgemässen Anodeneinheit.

Figur 5

ist eine perspektivische Wiedergabe der Stromzuführungseinrichtungen zu den Elektrolysezellen der Elektrolyseeinrichtung.

Figur 6

ist ein Querschnitt von oben durch die erfindungsgemasse Elektrolysezelle.

Figur 7

ist eine perspektivische Abbildung einer anderen Aus· führungsform der Erfindung unter Verwendung von bipolaren Elementen.

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Figur 8

ist eine perspektivische Explosionszeichnung der erfindungsgemässen Ausführungsform mit bipolaren Elementen.

Figur 9

ist eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Wiedergabe eines Elementes mit einer anodischen Teileinheit und einer kathodischen Teileinheit in Verbindung mit der bipolaren Ausführungsform.

Figur 10

ist eine teilweise aufgeschnittene Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Erfindung mit bipolaren Einheiten.

Figur 11

ist eine perspektivische Ansicht der kontruktiven Ausbildung monopolarer Einheiten gemäß Fig. 1-6 in zusammengebautem Zustand.

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Detailbeschreibung der Erfindung

Die erfindungsgemässe elektrolytische Zelle ist charakterisiert durch die Verwendung von im wesentlichen ebenen, nicht gebogenen, nicht verlöteten, nicht verbundenen, nicht verschweissten Trenneinrichtungen zwischen den Anodenräumen und den Kathodenräumen der einzelnen elektrolytischen Zellen. -'.■

Der Zellaufbau, der erfindungsgemäss unter Verwendung . monopplarer Elektroden als einer Ausführungsform vorgesehen ist, ist in den Figuren 1 bis 6 und 11 wiedergegeben. Eine Reihe 1 von elektrolytischen Zellen oder eine Elektrolyseeinrichtung besteht aus einzelnen elektrolytischen Zellen 11. Die einzelne elektrolytische Zelle 11 weist jeweils individuelle Anodenelemente 21 und individuelle Kathodenelemente 41 auf, die elektrisch parallel geschaltet sind. Ein einzelnes Anodenelement 21 ist zwischen einem Paar benachbarter Kathodenelemente 41 angeordnet und ein einzelnes Kathodenelement 41 ist zwischen einem Paar benachbarter Anodenelemente 21 angeordnet. Eine ionendurchlässige Trennschicht 61 ist zwischen jedem Anodenelement 21 und dem benachbarten Kathodenelement 41 vorhanden in Form einer ebenen Einzelfolie ohne Falten, Lötstellen, Schweissstellen oder Biegungen. Die ionendurchlässige Trennschicht 61 kann beispiels-

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weise ein Asbestdiaphragma, ein harzverstärktes Asbestdiaphragma, eine kationenselektive permionische Membrane oder ein synthetisches mikroporöses Diaphragma sein.

Der Solekreislauf besteht aus einer obenliegenden Solezuführungssanmelleitung 101, von der aus die einzelnen anodischen Elemente durch Soleleitungen 31 versorgt werden. Chlor wird aus den einzelnen Anodeneleraenten 21 durch die Chlorleitung 33 in die Chlorsaramelleitung 103 geführt. Gearmte Brühe wird aus den einzelnen Anodenelementen 21 durch die Soleleitung 35 zur Sammelleitung 105 geführt. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform führt die Solezuführleitung 31 zu einem inneren Schacht 29, durch den die Sole in der Nähe des Bodens der Anodeneinheit 21 eingespeist wird und auf diese Weise eine Aufwärtsströmung zwischen den Anoden 37 erzeugt wird. Der Wasser-Hydroxid-Kreislauf weist eine Wassersammelleitung 107 mit einzelnen Zuführleitungen 51 zu jedem einzelnen kathodischen Element 41 auf. Wasserstoff wird abgezogen aus den einzelnen kathodischen Elementen 41 durch die Wasserstoffabzugsleitung 53 zur Wasserstoffsammelleitung 109 während Katholytflüssigkeit aus den einzelnen Kathodenelementen 41 durch die Hydroxidabzugsleitung 55 zur Sammelleitung 111 geführt wird. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt die

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Wasserzufuhr zu einem internen Schacht 49, so dass das Wasser effektiv in der Nähe des Bodens der Katholyträume eingespeist wird und eine nach oben führende Strömung zwischen den Kathoden 57 erzeugt wird.

Die elektrische Verbindung wird hergestellt von der Anodensamme1schiene 91 durch die Anodenelemente 21 zu den Kathodenelementen 41 und weiter durch die kathodischen Sammeischienen 93.

Eine andere Ausführungsform der Elektrolysezellen ist in den Figuren 7 bis 10 wiedergegeben. Dabei handelt es sich um eine Elektrolyseeinrichtung 201 mit einer Vielzahl von zweizeiligen Elektrolyseelementen 205, die jeweils aus einer Einzelzelle 211 bestehen. Die zweizeiligen Elektrolyseelemente 205 weisen bipolare Einheiten 219 auf. Diese sind parallel zueinander angeordnet und bestehen aus einer anodischen Halbzelle, beispielsweise einem anodischen Teilelement 221 und einer kathodischen Halbzelle, beispielsweise einem kathodischen Teilelement 241. Zwischen jeder bipolaren Elektrodeneinheit 219 sind monopolare Halbzellen vorhanden, beispielsweise monopolare Einheiten 221 a und 241 a. Die monopolaren Einheiten 221 a und 241 a sind mit den Enden aneinander aufgereiht und elektrisch voneinander isoliert. Die anodischen monopolaren Einheiten 221 a sind parallel und in Abstand

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gegenüber von den kathodischen Halbzellen, beispielsweise den kathodischen Teileinheiten 241 der bipolaren Elemente 219 angeordnet. Die kathodischen monopolaren Einheiten 241 a sind parallel zu und in Abstand von den anodischen Halbzellen, beispielsweise den anodischen Teilelementen 221, benachbart der bipolaren Einheiten 219, angeordnet. Die anodischen Einheiten 221 sind von den gegenüberliegenden kathodischen Einheiten 241 a durch eine ionendurchlässige Trennfolie 271 abgetrennt und die anodischen Teilelemente 221 a sind von den gegenüberliegenden einzelnen kathodischen Einheiten 241 durch ionendurchlässige Trennfolien 271 abgetrennt.

Der Sole-Chlor-Kreislauf der bipolaren Ausführungsform weist eine Solesammelleitung 301 auf, von der aus die einzelnen Soleleitungen 231 die Weiterführung ermöglichen. Chlor wird abgezogen aus den einzelnen anodischen Elementen 221, 221 a durch die einzelnen Chlorabzugsleitungen 233 zur Chlorsammelleitung 303 und verarmte Sole wird abgezogen aus den einzelnen anodischen Elementen 221 und 221 a durch die Soleabzugsleitungen 235 zur Sammelleitung 305.

Der Wasser-Hydroxyl-Kreislauf besteht aus Zuführeinrichtungen zu den einzelnen kathodischen Elementen 241, 241 a aus der Sammelleitung 307 über die Wasser-

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leitungen 251. Wasserstoff wird aus den einzelnen kathodischen Elementen 241, 241 a durch die Einzelleitungen 253 zur Sammelleitung 309 geführt. Katholytflüssigkeit, das ist entweder eine Hydroxidlösung oder eine Hydroxid-Chlorlösung, wird aus den einzelnen kathodischen Elementen 241, 241 a durch die Einzelleitungen 255 zur Sammelleitung 311 geführt.

Der elektrische Kreislauf bei der bipolaren Ausführungsform erfolgt von den Anodensamme1schienen 291 zu den anodischen monopolaren Einheiten 221 a durch die bipolare Einheit 219 und dann durch die kathodische monopolare Einheit 241 a zur Kathodensammelschiene 293. Ein spezieller Kreislauf besteht zwischen den Anodensammelschienen 291 und der anodischen monopolaren Einheit 221 a, dann zur kathodischen bipolaren Einheit 241 durch das bipolare Element 261 zum anodischen Element 221 und dann zur kathodischen monopolaren Einheit 241 a und weiter durch die Kathodensammelschienen 293.

Im folgenden sollen nun die Einzelteile der einzelnen Zellen beschrieben werden, zuerst die Reihe 1 der monopolaren Elektrolytzellen mit den elektrolytischen Einzelzellen 11, wie sie in den Figuren 1 und 2 wiedergegeben sind. Die Einzelzelle 11 weist

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einzelne Anodenelemente oder Anoden 21 auf, die elektrisch parallel miteinander geschaltet sind. Ebenso vorhanden sind einzelne Kathodenelemente oder Kathoden 41j die ebenfalls elektrisch parallel zueinander geschaltet sind. Die einzelnen Anodenelemente 21 sind zwischen einzelnen Kathodenelementen 41 angeordnet und die einzelnen Kathodenelemente 41 ihrerseits wieder zwischen einzelnen Anoden 21 angeordnet mit einer ionendurchlässigen Trennschicht 61 zwischen einer Anode 21 und einer benachbarten Kathode 41. Die ionendurchlässige Trennschicht 61 ist eine ebene Schicht, die im wesentlichen nicht gefaltet, gelötet, gebogen oder geschweist ist.

Das einzelne Anodenelement 21 besteht aus einem rechteckigen Aussenrahmen 23, der die Form eines Bilderrahmens aufweist mit zwei einander gegenüberliegenden offenen Hauptoberflächen zur Aufnahme der anodischen Elektrode 37. Der Aussenrahmen 23 besteht aus einem Paar senkrechter Rahmenschienen 25, die bei einer bevorzugten Ausführungsform U-förmig sein können. Mindestens eine der senkrechten Rahmenschienen 25 ist bei U-förmiger Ausführung konkav bezüglich dem Inneren des Rahmens 23, das heisst, die of fette Seite des U-förmigen Profils weist nach innen. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind an der konkaven Rahmenschiene 25 Platten 27 an den Kanten der senkrechten Rahmenschienen 25 vorgesehen,

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so dass ein senkrecht nach unten führender Schacht im Inneren des U-Profils entsteht. Der rechteckige Aussenrahmen 23 weist ferner ein Paar horizontaler Rahmenschienen 25 auf, die ebenfalls U-förmiges Profil haben können. Sie können entweder beide konkav oder beide konvex oder konvex und konkav bezüglich des Rahmeninnerens ausgebildet sein. Das heisst, die offene Seite des U-förmigen Profiles kann nach aussen oder dem Rahmeninneren zugewandt sein. Die Rahmenschienen 25 bestehen üblicherweise aus einem Gleichrichtermetall (valve metal), wie Titan, Titanlegierungen, Tantal, Wolfram, Kolumbium oder dergleichen oder aus einem Laminat mit einer Gleichrichtermetalloberfläche, die in Berührung mit der Anolytflüssigkeit steht und Eisen, Stahl oder dergleichen als Trägermaterial und äussere Oberfläche aufweist.

Die Anode 37 wird vom Aussenrahmen 23 getragen und besteht aus einer elektrolytdurchlässigen ebenen Fläche, beispielsweise einem Sieb, einer Lochplatte, einer Folie, Stäben oder dergleichen. Wenn Stäbe verwendet werden, werden sie vorzugsweise senkrecht angeordnet. Die Anode 37 besteht aus einem Gleichrichtermetall als Träger mit einer aktiven katalytischen Beschichtung darauf. Gleichrichtermetalle sind Metalle, die eine Oxydschicht bilden, wenn sie mit Säure unter

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anodischen Bedingungen in Berührung kommen. Das Beschichtungsmaterial dient dazu, die Überspannung bei der Chlorentwicklung abzubauen. Die Anodenelemente sind verbunden mit der Solezuführleitung 31, der Chlorabzugsleitung 33, der Leitung 35 zum Abziehen verarmter Sole und einer Stromsammeischiene 91.

Die Kathodenelemente 41 weisen einen rechteckigen Aussenrahmen 43 auf mit zwei offenen gegenüberliegenden Hauptoberflächen zur Aufnahme der eigentlichen Kathode 57. Der rechteckige Aussenrahmen besteht aus einem Paar senkrechter Rahmenschienen 45, die U-förmiges Profil haben können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine der senkrechten Rahmenschienen 45 konkav bezüglich des Rahmeninneren 43 ausgebildet, das heisst, die offene Seite des U-Profils zeigt nach innen. An der Aussenkante des U-Profils sind in diesem Falle Platten 47 vorgesehen, die das Profil abschliessen und einen senkrechten Schacht 49 bilden. Die Platten 47 sind parallel zu den Rahmenschienen 45 in geringem Abstand angeordnet. Die andere senkrechte Rahmenschiene 45 kann konvex oder konkav zum Rahmeninneren ausgebildet sein, das heisst, die offene Seite des U-Profils kann innen oder aussen liegen. Diese andere Rahmenschiene dient zur Aufnahme der kathodischen Sammelschienen 93.

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Der rechteckige Aussenrahmen 43 weist ferner ein Paar waagerechter Rahmenschienen 45 auf, die ebenfalls U-Profil haben können. Beide der waagerechten Rahmenschienen 45 können konkav oder konvex bezüglich des Aussenrahmens angeordnet sein oder eine konkav und die andere konvex, das heisst, die offene Seite des U-Profils kann entweder nach innen oder nach aussen bezüglich des Aussenrahmens angeordnet sein. Die vier Rahmenschienen ergeben den rechteckigen Aussenrahmen 43 in Form eines Bilderrahmens.

Die Aussenrahmen 45 bestehen vorzugsweise aus einem katholytbeständigen Material.

Die flache Metallkathode 57 kann eine Folie, eine perforierte Folie, eine Lochplatte, ein gedehntes Metallsieb, Stäbe oder dergleichen sein. Wenn es sich um Stäbe handelt, werden sie vorzugsweise senkrecht angeordnet. Die Kathode 57 wird vom Aussenrahmen 43 getragen und besteht aus katholytbeständigem Material. Die eigentliche Kathode 57 ist elektrolytdurchlässig, das heisst, der Elektrolyt kann leicht hindurchtreten. Sie kann eine katholytische Beschichtung auf der Oberfläche tragen, beispielsweise eine Beschichtung, die die Überspannung bei der Wasserstoffentwicklung reduziert.

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Zum Kathodenelement 41 gehören noch der rechteckige Aussenrahmen 43, die Wasserzuführleitung 51, die Wasserstoffabzugsleitung 53 und die Zellflüssigkeitsabzugsleitung 55 sowie die Sammelschiene 93.

Dichtungen 71 sind vorgesehen zwischen jedem Paar von Elektrodenelementen 21, 41 derart, dass eine Dichtung 71 zwischen einer Anodeneinheit 21 und der benachbarten Kathodeneinheit 41 vorhanden ist. Bei einer anderen Ausführungsform können auch zwei Dichtungen vorgesehen sein zwischen der Anodeneinheit 21 und einer Kathodeneinheit 41, wobei die permionische Membran 61 zwischen dem Dichtungspaar angeordnet wird. Bei einer anderen Ausführungsform, bei der die permionische Membran von der Anode 21 getragen wird, kann die Dichtung 71 zwischen der permionischen Membran 61 und der Kathode 41 angeordnet werden. Alternativ kann die Dichtung zwischen der permionischen Membran 61 und der Anode 21 angeordnet werden, wenn die permionische Membran 61 von der Kathode 41 getragen wird. Vorzugsweise bestehen die Dichtungen aus elektrolytbeständigen Materialien.

mit monopolaren Einheiten Die elektrolytische Einzelzelle 11 kann weiterhin,

wie in Figur 11 gezeigt, eine Endplatte 81 und eine

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Enddichtung 83 auf jeder Seite aufweisen. Weiterhin können Druckeinrichtungen vorhanden sein, beispielsweise Gewindebolzen 85 mit Muttern 87, um die Teile aneinander zu drücken, so dass die Dichtungen 71 die Endplatte 81, die Enddichtung 83 mittels der Bolzen 85 und Muttern 87 zusammengedrückt werden zu einer elektrolytdichten Zelle.

Es ist möglich, die Einzelzeilen 11 in Abstand voneinander anzuordnen und durch dicke Kupferkabel oder Samme1schienen zu verbinden. Vorzugsweise werden die Einzelzellen 11 jedoch auf üblichen Tragegliedern angeordnet, beispielsweise Schienen, und miteinander durch kurze Stromzuführungen verbunden, beispielsweise anodische Samme!schienen 91 und anodische Verbindungen 95 und kathodische Sammelschienen 93 mit kathodischen Stromzuführungen 97 verbunden durch Bolzen und Muttern 99.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden die ebenen Elektroden in Form bipolarer Elemente ausgebildet, wie es in den Abbildungen 7 bis 10 gezeigt ist.

Die Elektrolyseeinrichtung 201 besteht aus einer Vielzahl von zweizeiligen bipolaren Elektrolyseelementen 205 mit jeweils einem Paar von Einzelzellen 211.

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Die bipolaren Elektrodeneinheiten 219 jeder Einzelzelle 211 sind parallel zueinander angeordnet und weisen ein anodisches Teilelement 221 und ein kathodisches Teilelement 241 auf. Zwischen jedem Paar von bipolaren Einheiten 219 sind monopolare Einheiten 221 a, 241 a angeordnet. Die monopolaren Einheiten 221 a, 241 a sind mit den Enden aneinander aufge- . reiht und elektrisch voneinander isoliert. Die anodischen monopolaren Einheiten 221 a sind parallel und in Abstand gegenüber einem kathodischen Teilelementes 241 des bipolaren Elementes 219 angeordnet. Die kathodischen monopolaren Einheiten 241 a sind parallel zu und in Abstand gegenüber den anodischen Teilelementen 221 der bipolaren Einheiten 219 angeordnet. Die kathodischen monopolaren Einheiten 241 sind von den anodischen Teilelementen 221 durch eine ionendurchlässige Trennschicht 271 abgetrennt und die anodischen monopolaren Einheiten 221 a sind von den kathodischen Teilelementen 241 durch eine ionendurchlässige Trennschicht 271 abgetrennt.

Die bipolare Einheit 219 besteht aus einem anodischen Teilelement 221 und einem kathodischen Teilelement 241.

Das anodische Teilelement 221 und das kathodische Teilelement 241 sind an den Enden miteinander ver-

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bunden (end-to-end relationship) mit bipolaren Leitungseinrichtungen 261 zwischen ihnen.

Das anodische Teilelement 221 besteht aus einem rechteckigen Aussenrahmen 223 mit zwei einander gegenüberliegenden offenen Hauptflächen zur Aufnahme der anodischen Elektrode 237. Der rechteckige Aussenrahmen 223 besteht aus einem Paar von senkrechten Rahmenschienen 225, die ein U-förmiges Profil haben können; wenn U-förmige Schienen verwendet werden, können ein oder beide der senkrechten Rahmenschienen 225 konkav bezüglich des Inneren des Rahmens 223 sein, das heisst, die offene Seite des U-Profils liegt innen zum Rahmen. An dieser Rahmenschiene können parallel zu ihr Platten 227 angeordnet werden, um einen senkrechten Schacht 229 zu bilden. Die Platten 227 sind parallel und in geringem Abstand zu den senkrechten Rahmenschienen 225 und den waagerechten Rahmenschienen 225 angeordnet und bilden so die Schächte 229. Der rechteckige Aussenrahmen 223 besteht ferner aus einem Paar waagerechter Rahmenschienen 225, die ebenfalls U-förmig sein können, wobei die offene Seite des U-Profils entweder innen oder aussen liegen kann, das heisst entweder konkav oder konvex bezüglich des Rahmeninneren angeordnet sein kann. Der rechteckige Aussenrahmen 223 hat die Form eines Bilderrahmens. Die Rahmenschienen 225 bestehen aus dem bereits beschriebenen

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Gleichrichtermetall oder aus einem Laminat mit einem Gleichrichtermetall und einem Metall, das weniger beständig ist gegenüber sauren Alkalichloridsolen, wobei die Gleichrichtermetalloberfläche so angeordnet ist, dass sie in Berührung mit der sauren Sole steht.

Die anodische Elektrode 237 ist ein elektrolytdurchlässiges ebenes Element in Form eines Siebes, einer Lochplatte, einer Lochfolie, Stäben oder dergleichen. Sie ist angeordnet als im wesentlichen ebene Fläche, parallel zu dem anodischen Teilelement 221. Zusätzlich weist das anodische Teilelement 221 Solezuführleitungen 231, Chlorabzugsleitungen 233 und eine Leitung 235 zum Abziehen der Brühe auf, ebenso wie bipolare Stromzuführungen 261.

Das kathodische Teilelement 241 der bipolaren Einheiten 219 besteht ebenfalls aus einem rechteckigen Aüssenrahmen 243 mit zwei gegenüberliegenden offenen Oberflächen zur Aufnahme der eigentlichen kathodischen Elektrode 257. Das kathodische Teilelement besteht ferner aus einem Paar senkrechter Rahmenschienen 245, die ein U-förmiges Profil haben können. In diesem Falle kann eine der senkrechten Rahmenschienen 245 konkav bezüglich des Rahmeninneren an-

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geordnet sein, das heisst, die offene Seite des U-Profils weist nach innen. In diesem Falle können zusätzliche Platten 247 parallel und in Abstand zur Rahmenschiene 245 vorhanden sein, so dass ein senkrechter Schacht 249 gebildet wird. Ein oder beide der senkrechten Rahmenschienen 245 können so angeordnet sein, dass die offene Seite des U-Profils auf der Innenseite des Rahmens liegt, das heisst konkav bezüglich des Rahmeninneren sein. Eine der senkrechten Rahmenschienen 245 trägt eine bipolare Einheit 261.

Der rechteckige Aussenrahmen 243 besteht ferner aus einem Paar waagerechter Rahmenschienen 245, die ebenfalls U-förmiges Profil haben können, wobei beide konvex oder konkav oder konvex und konkav zum Rahmeninneren angeordnet sein können, das heisst, die offene Seite des U-Profils kann innen oder aussen am Rahmen 243 angeordnet sein. Die vier Rahmenschienen 245 bilden den rechteckigen Aussenrahmen 243 in Form eines Bilderrahmens. Der rechteckige Aussenrahmen 243 schliesst eine flache Metallkathode an einer der Öffnungen ein, die von der Rahmenschiene 243 getragen wird. Die ebene Metallkathode 257 ist ein elektrolytdurchlässiges, gegenüber Katholytflüssigkeit beständiges Teil in Form einer durchlöcherten Folie, einer Lochplatte, einem Metallsieb, Stäben oder Bändern oder dergleichen.

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Das kathodische Teilelement 241 einer Bipolareinheit 219 weist ferner eine Wasserzuführungsleitung 251, eine Wasserstoffabzugsleitung 253, Zellflüssigkeitsabzugsleitung 255 und die eigentliche bipolare Einheit 261 auf.

Die bipolare Einheit 261 hängt an den senkrechten Rahmenschienen des anodischen Teilelementes 221 und des kathodischen Teilelementes 241 der bipolaren Einheit 219. Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist das bipolare Element 261 einen bipolaren Leiter auf mit einem Titan- oder Gleichrichtermetallteil 263 in Kontakt mit dem anodischen Teilelement 221, Eisen-oder Stahlteile 265 in Kontakt mit den kathodischen Teilelementen 241 und aus einem gut leitenden wasserstoffdiffusionsbeständigen Material, beispielsweise Kupfer, wobei das Element 267 zwischen den Titan- oder GMchrichtermetallteilen 263 und dem Eisenteil 265 angeordnet ist.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit elektrolytdichten anodischen Teilelementen 221 und kathodischen Teilelementen 241 kann die Bipolareinheit 261 aus einem einzelnen Teil bestehen, das ein gut stromleitendes Metall ist, beispielsweise ein einzelnes Kupferstück. Die Form des bipolaren

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Elementes 261 ist nicht kritisch. Dieses Teilelement

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inneren 223 sein, das heisst, die offene Seite des U-Profils befindet sich auf der Innenseite des Rahmens und kann eine Platte 227 aufweisen, um einen senkrechten Schacht 229 zu bilden, wie es bereits vorstehend beschrieben wurde. Ein oder beide der waagerechten Rahmenschienen können U-Form aufweisen und ein oder beide können konkav oder konvex bezüglich des Rahmeninneren angeordnet sein, das heisst, die offene Seite des U-Profils kann innen oder aussen am Rahmen sein. Die senkrechten

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Rahmenschienen 225 bilden zusammen mit den horizontalen Rahmenschienen 225 den Aussenrahmen 223 in Form eines Bilderrahmens.

Die Rahmenschienen 225 bestehen aus Gleichrichtermetall, wie es bereits beschrieben wurde.

Die anodische Elektrode 237 des anodischen monopolaren Teilelementes 221 a wird vom Aussenrahmen getragen. Sie ist ein elektrolytdurchlässiges ebenes Teil, das in der Ebene des Aussenrahmens 223 liegt und in Form einer Folie aus Siebgewebe, einer Lochplatte, Lochfolie, Stäben oder Bändern oder dergleichen sein kann. Die Anode 237 besteht aus einem Gleichrichtermetallträger mit einer üblichen elektrokatalytischen Beschichtung darauf.

Das anodische monopolare Teilelement 221 a besteht aus einem rechteckigen Aussenrahmen 223 mit Solezuführleitungen 231, Chlorabzugsleitungen 233, Magersoleabzugsleitungen 235 und Sammelschienen 291.

Das kathodische monopolare Teilelement 241 a besteht aus einem rechteckigen Aussenrahmen 243 mit zwei gegenüberliegenden offenen Hauptoberflächen zur Aufnahme der Kathode 257. Der rechteckige Aussen-

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rahmen 243 besteht aus einem Paar senkrechter Rahmenschienen 245 und einem Paar waagerechter Rahmenschienen 245 in Form eines Bilderrahmens. Die Rahmenschienen 245 können U-förmig im Querschnitt sein, wobei ein oder beide der senkrechten Rahmenschienen konkav bezüglich des Rahmeninneren angeordnet sein können, das heisst, die offene Seite des U-förmigen Profils auf der Rahmeninnenseite zur Aufnahme von Platten 247, die innerhalb des Ü-Profils einen senkrechten Schacht 249 bilden. Eine der senkrechten Rahmenschienen 245 ist konvex bezüglich des Rahmeninneren, das heisst die offene Seite des U-Profils am Rahmen aussen und trägt die kathodische Sammelschiene 293.

Die ebene Metallkathode 257 wird vom rechteckigen Aussenrahmen 243 getragen und besteht aus einem elektrolytdurchlässigen katholytbeständigen Material, das einen Wasserstoff entwickelnden Katalysator aufweisen kann.

Die kathodischen monopolaren Teilelemente 241 a können als Einzelelemente angeordnet sein, zusammen mit einem anodischen monopolaren Teilelement 221 a in einer End-zu-End-Verbindung, jedoch getrennt voneinander durch einen Isolator 269. Alternativ kann das kathodische Teilelement 241 a

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in Abstand von dem monopolaren anodischen Teilelement 221 a angeordnet sein, in einem End-zu-End-Verhältnis.

Die kathodische monopolare Einheit weist eine Wasserzuführleitung 251, Wasserstoffabzugsleitung 253, Zellflüssigkeitsabführleitung 255 und eine Sammelschiene 293 auf.

Zwischen jedem Paar monopolarer Teileinheiten 221 a, 241 a und den benachbarten gegenüberliegenden bipolaren Einheiten 219 befinden sich Dichtungen 273. Diese Dichtungen dienen zur Bildung eines elektrolytdichten Elementes der Elektrolyseelemente 205 und ermöglichen auch einen Abstand der permionischen Membran 271, entweder von der anodischen Oberfläche 237 oder der kathodischen Oberfläche 257, oder beiden, wie es bereits bei der Ausführungsform der monopolaren Elemente beschrieben wurde.

Das zweizeilige Elektrolyseelement 205 weist ferner Mittel zum Zusammendrücken auf, beispielsweise Gewindebolzen 285 mit Muttern 287.

Der elektrische Strom fliesst durch das System von der Anodensammelschiene 295 durch das anodische monopolare Teilelement 221 a zum kathodischen Teilelement 241 und dann durch die bipolare Einheit 261

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zum anodischen Teilelement 221 und über den Elektrolyten zum kathodischen Teilelement 241 a und über die kathodische Sammelschiene 293 aus der Zelle. Die Trenneinrichtungen, wiedergegeben als Trennschicht 61 bei der monopolaren Ausführung und Trennschicht 271 bei der bipolaren Ausführung trennt die saure Anolytflüssigkeit von der alkalischen Katholytflüssigkeit. Wie bereits ausgeführt, können die Trenneinrichtungen 61, 271 einzelne folienartige Teile sein, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie im wesentlichen frei von Falten, Berührungen, Lötstellen, Schweissstellen oder dergleichen sind. Die Trennmittel 61, 271 können harzverstärkte Asbestfolien, synthetische mikroporöse Diaphragmen oder eine permionische Membran sein. Die flachen Trennfolien ergeben einen minimalen Raumverlust und sind insbesondere leicht einbaubar.

Die vorstehend beschriebene elektrolytische Zelle ist besonders geeignet zur Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung von Chlor und Natriumhydroxid oder Chlor und Kaliumhydroxid. Dabei wird Sole aus den Sammelleitungen 101, 201 und die einzelnen Solezuführleitungen 31, 231 den anodischen Teilen zugeführt. Die Sole kann 250 bis 350 g pro Liter Natriumchlorid enthalten. Wenn es sich um eine Kaliumchloridsole handelt, kann der Gehalt etwa 325 bis 450 g pro Liter Kaliumchlorid betragen. Eine elektrische Spannung

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wird an die Zelle angelegt und verarmte Sole und Chlor werden aus den einzelnen Anodenräumen beziehungsweise anodischen Elementen durch die Chlorabzugsleitungen abgezogen, ebenso verarmte Sole durch die entsprechenden Leitungen 33 und 35 bei monopolarer Ausführung beziehungsweise 233 und 235 bei bipolarer Ausbildungsweise.

Zellflüssigkeit und Wasserstoff werden aus den Katholyträumen der Zellen abgezogen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Trennmittel 61, 271 permionische Membranen, die Katholytflüssigkeit ist ein wässriges Alkalihydroxid mit beispielsweise einem Gehalt von 10 bis 50 Gew% Natriumhydroxid oder 15 bis 70 Gew% Kaliumhydroxid, die im wesentlichen salzfrei ist. Bei der Verfahrensführung ist es notwendig, Wasser den Katholytteilen zuzuführen.

Obwohl die Erfindung an speziellen Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, sollen diese Beispiele die Erfindung nicht begrenzen.

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Bezugszeichenliste:

1	Elektrolyseeinrichtung	130013/0931
11	Einzelzelle
21 29	Schacht
31	Soleleitung
33	Chlorleitung
35	Soleabzugsleitung
37	Anode
41	Kathodenelement, Kathode
49	Schacht
51	Wasserzuführleitung
53	Wasserstoffabzugsleitung
55	Hydroxidabzugsleitung
57	Kathode
61	ionendurchlässige Trennschicht
71	Dichtungen
23 43	Aussenrahmen
25 45	Rahmens chi enen
27 47	Platten
81	Endplatte
83	Enddichtung
85	Gewindebo1zen
87 99	Muttern

91 93	Sammelschiene
95	Anodenstromzuführung
97	Kathodenstromzuführung
101	Solezuführsammelleitung
103	Chlorsammelleitung
107	Wassersammelleitung
111	Hydroxidsaramelleitung
109	WasserstoffSammelleitung
105	Solesammelleitung
201	Elektrolyseeinrichtung
205	zweizeilige Elemente
211	Einzelzelle
219	bipolare Einheit
221	anodisches Teilelement
223 243	Aussenrahmen
225 245	Rahmenschienen
227	Platten
229	Schacht
221 a	anodische monopolare Einheit
231	Solezuführleitung
233	Chlorabzugsleitung
235	Soleabzugsleitung
237	Anode, anodische Elektrode
241 ·	kathodisches Teileleraent
241 a	kathodische monopolare Einheit

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247 Platten

249 Schacht

251 Wasserzuführleitung

253 Wasserstoffabzugsleitung

255 Hydroxidabzugsleitung

257 Kathode, kathodische Elektrode

261 bipolare Stromverbindung, bipolares Element, bipolare Einheit

St romzuführung

267 Mittelelement

269 Isolator

271 permionische Membran, Trennschicht, ionendurchlässige Trennfolie

273 Dichtungen

285 Gewindebolzen

287 Muttern

Qt- Anodensammelschiene

293 Kathodensammelschiene

301 Solesammelleitung

303 Chlorsammelleitung

305 Wassersammelleitung

307 WasserstoffSammelleitung

311 Hydroxylsammelleitung

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Claims

Patentanwälte (1306) St / W Dr. Michael Hann Dr. IL-G. Sternagel Ludwigstrasse 67 6300 Giessen PPG Industries, Inc., Pittsburgh, Pennsylvania, USA ELEKTROLYTISCHE ZELLE Priorität: 10, Juli 1979 / USA / Ser. No. 56 152 Patentansprüche:

1. Elektrolytische Zelle mit einer Vielzahl von parallel zueinander geschalteten hohlen Anoden- und Kathodenelementen, bei der jedes der Anodenelemente zwischen einem Paar von Kathodenelementen und jedes der Kathodenelernente zwischen einem Paar von Anodenelementen angeordnet ist, wobei die unter Druck stehenden Anoden- und Kathodenelemente eine elektrolytdichte Zelle bilden, dadurch gekennzeichnet,

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dass die Elektrodenelemente (21, 41) voneinander jeweils durch eine flache ionendurchlässige Trennfolie (61) getrennt sind und dass jedes der Elektrodenelemente aufweist:

(a) einen rechteckigen Aussenrahmen (23, 43) mit zwei einander gegenüberliegenden offenen Hauptflächen;

(b) am rechteckigen Aussenrahmen (23, 43) ein Paar senkrechter U-förmiger Rahmenschienen (25, 45) und ein Paar waagerechter U-förmiger Rahmenschienen (25, 45) vorhanden sind, wobei die offene Seite des U-förmigen Profils bei einer der beiden senkrechten und bei beiden waagerechten Rahmenschienen (25, 45) auf der Rahmeninnenseite und bei der anderen senkrechten Rahmenschiene auf der Rahmenaussenseite angeordnet ist;

(c) Platten (27, 47) die innerhalb der senkrechten U-förmigen Rahmenschienen einen inneren Schacht (29, 49) bilden;

(d) Sammelschienen (91, 93) die sich aus den senkrechten U-förmigen Rahmenschienen (25, 45) mit aussenliegender offener Seite nach aussen erstrecken;

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(e) flache Metallelektroden (37, 57) auf jeder der offenen Hauptflächen der Aussenrahraen (23, 43); und

(f) durch den Aussenrahmen (23, 43) führende Elektrolytzuführleitungen (31), Gasabzugsleitungen (33, 53) und Flüssigkeitsabzugsleitungen (35, 55). . .

2. Elektrolysezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der ionendurchlässigen Trennschichten (61) aus einer flachen Folie zwischen einem Anodenelement (21) und einem benachbarten Kathodenelement (41) besteht.

3. Elektrolysezelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ionendurchlässige Trennschicht eine permionische Membran, ein mikroporöses synthetisches Diaphragma oder ein durch Harz verstärktes Asbestdiaphragma ist.

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4. Elektrolysezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede elektrolytische Einzelzelle (11) stromleitende Verbindungen jeweils zwischen den Anodenelementen (21) und den Kathodenelementen (41) der benachbarten Zellen aufweist, die als beständige Satnmelschienen (91, 93) ausgebildet und die sich jeweils von den Anodenelementen (21) und den Kathodenelementen (41) der nächsten benachbarten Zellen (11) aus erstrecken und durch Bolzen (85). untereinander verbunden sind.

5. Bipolare Elektrolyseeinrichtung mit einer Vielzahl von parallelen bipolaren Elektrodeneinheiten,

dadurch gekennzeichnet, dass

(a) die bipolaren Elektrodeneinheiten (219) jeweils ein hohles anodisches Teilelement (221) und ein hohles kathodisches Teilelement (241) aufweisen und jeweils von einem Paar benachbarter monopolarer Elektrodenelemente (221 a, 241 a) umgeben sind,

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(b) die monopolaren Elektrodeneinheiten (221 a, 241 a) aus voneinander isolierten jeweils miteinander an den Enden verbundenen Anoden-und Kathodenteilen bestehen,

(c) die anodischen monopolaren Elektrodenelemente (221 a) parallel zu und gegenüber den Kathodenteilen (241) der benachbarten bipolaren Einheiten (261) angeordnet und von diesen durch eine flache ionendurchlässige Trennfolie (271) getrennt sind,

(d) die kathodischen monopolaren Elektrodeneinheiten (241 a) parallel zu und gegenüber den Anodenteilen (221) der benachbarten bipolaren Einheiten (261) angeordnet und von diesen durch eine flache ionendurchlässige Trennfolie (271) getrennt sind.

6. Bipolare Elektrolyseeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die bipolare Einheit (261) aus einem anodischen Teilelement (221) und einem kathodischen Teilelement (241), die am Ende des anodischen Teilelements (221) leitend miteinander verbunden sind, besteht.

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7. Bipolare Elektrolyseeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das anodische Teilelement (221) besteht aus

(a) einem rechteckigen Aussenrahmen (223) mit zwei offenen, sich gegenüberliegenden Hauptoberflächen,

(b) einer flachen Metallanode (237) auf beiden offenen Hauptoberflächen,

(c) durch den Aussenrahmen (223) führende Solezuführungsleitungen (231), Gasabzugsleitungen (233), Flüssigkeitsabzugsleitungen (235) und bipolare stromleitende Zuführungen (263).

8. Bipolare Elektrolyseeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der rechteckige Aussenrahmen aus einem Paar senkrechter Rahmenschienen (225) und einem Paar waagrechter Rahmenschienen (225) besteht, die zu einem Bilderrahmen miteinander verbunden sind.

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9. Bipolare Elektrolyseeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmenschienen (225) aus einem Gleichrichtermetall hergestellt sind.

10. Bipolare Elektrolyseeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die flachen Metallanoden (237) aus einem elektrolytdurchlässigen Gleichrichtermetallträger mit einer elektrokatalytischen Oberfläche bestehen.

11. Bipolare Elektrolyseeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das anodische Teilelement (221) besteht aus

(a) einem rechteckigen Aussenrahmen (223) mit zwei einander gegenüberliegenden offenen Hauptoberflächen,

(b) am rechteckigen Aussenrahmen (223) ein Paar senkrechte U-förmige Rahmenschienen (225) und ein Paar waagerechte Rahmenschienen (225) vorhanden sind, wobei die offene Seite des U-förmigen Profils bei einer der beiden senkrechten und bei beiden waagerechten

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Rahmenschienen (225) auf der Rahmeninnenseite und bei der anderen senkrechten Rahmenschiene (225) auf der Rahmenaussenseite angeordnet ist,

(c) Platten (227) die innerhalb der senkrechten U-förmigen Rahmenschienen (225) einen inneren senkrechten Schacht (229) bilden.

12. Bipolare Elektrolyseeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die kathodischen Teilelemente (241) bestehen aus

(b) einer flachen Metallkathode (257) auf jeder der beiden offenen Hauptoberflächen und

(c) durch den Aussenrahmen (223) führenden Wasserzuführungsleitungen (251), Gasabzugsleitungen (253), Flüssigkeitsabzugsleitungen (255) und bipolaren stromleitenden Zuführungen (265).

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13. Bipolare Elektrolyseeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der rechteckige Aussenrahmen (223) aus zu einem Bilderrahmen verbundenen Paaren senkrechter und waagerechter Rahmenschienen (225) besteht.

14. Bipolare Elektrolyseeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmenschienen (225) aus einem gegenüber Alkalihydroxid beständigen Metall hergestellt sind.

15. Bipolare Elektrolyseeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jede der flachen Metallkathoden (257) eine elektrolytdurchlässige gegenüber wässrigem Alkalihydroxid beständige Metallfolie ist.

16. Bipolare Elektrolyseeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kathodenteilelement (241) besteht aus

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(a) einem rechteckigen Aussenrahmen (243) mit zwei einander gegenüberliegenden offenen Hauptoberflächen,

(b) am rechteckigen Aussenrahmen (243) ein Paar senkrechter U-förmiger Rahmenschienen (245) und ein Paar waagerechter U-förmiger Rahmenschienen (245) vorhanden sind, wobei die offene Seite des U-förmigen Profils bei einer der beiden senkrechten und bei beiden waagerechten Rahmenschienen (245) auf der Rahmeninnenseite und bei der anderen senkrechten Rahmenschiene auf der Rahmenaussenseite angeordnet ist,

(c) Platten (247) die innerhalb der senkrechten U-förmigen Rahmenschienen (245) einen inneren Schacht (249) bilden,

(d) Sammelschienen (293) die sich aus den senkrechten U-förmigen Rahmenschienen (245) mit aussenliegender offener Seite nach aussen erstrecken.

17. Bipolare Elektrolyseeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

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dass die monopolaren Anodeneinheiten (221 a) bestehen aus

(b) einer flachen Metallanode (237) auf beiden offenen Hauptoberflächen und

(c) durch den Aussenrahmen (223) führende Solezuführleitungen (231), Gasabzugsleitungen (233), Flüssigkeitsabzugsleitungen (235) und stromleitende Zuführungen (263).

18. Bipolare Elektrolyseeinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der rechteckige Aussenrahmen (223) aus zu einem Bilderrahmen verbundenen Paaren senkrechter und waagerechter Rahmenschienen (225) besteht.

19. Bipolare Elektrolyseeinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Rahmenschienen (225) aus Gleichrichtermetall hergestellt sind.

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20. Bipolare Elektrolyseeinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass jede der flachen Metallanoden (237) einen elektrolytdurchlässigen Gleichrichtermetallträger mit einer elektrokatalytischen Oberfläche aufweist.

21. Bipolare Elektrolyseeinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die monopolaren Anodeneinheiten (221 a) bestehen aus

(b) am rechteckigen Aussenrahmen (223) ein Paar senkrechter U-förmiger Rahmenschienen (225) und ein Paar waagerechter U-förmiger Rahmenschienen (225) vorhanden sind, wobei die offene Seite des U-förmigen Profils bei einer der beiden senkrechten und bei beiden waagerechten Rahmenschienen (225) auf der Rahmeninnenseite und bei der anderen senkrechten Rahmenschiene (225) auf der Rahmenaussenseite angeordnet ist,

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(c) Platten (227) die innerhalb der senkrechten U-förmigen Rahmenschienen (225) einen inneren Schacht (229) bilden und

(d) Sammelschienen (295) die sich aus den senkrechten U-förmigen Rahmenschienen (225) mit aussenliegender offener Seite nach aussen erstrecken.

22. Bipolare Elektrolyseeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die monopolaren Kathodeneinheiten (241) bestehen aus

(b) einer flachen Metallkathode (257) auf beiden offenen Hauptoberflächen und

(c) durch den Aussenrahmen (243) führenden Wasserzuführleitungen (251), Gasabzugsleitungen (253), Flüssigkeitsabzugsleitungen (255) und stromleitenden Verbindungen (265).

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23. Bipolare Elektrolyseeinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzei c h net, dass der rechteckige Aussenrahmen (243) aus zu einem Bilderrahmen verbundenen Paaren senkrechter und waagerechter Rahmenschienen (245) besteht.

24. Bipolare Elektrolyseeinrichtung nach Anspruch 23, dadurch geke η η zeichnet, dass die Rahmenschienen (245) aus einem gegenüber Alkalihydroxid beständigen Metall hergestellt sind.

25. Bipolare Elektrolyseeinrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass jede der flachen Metallkathoden (257) eine elektrolytdurchlassige gegenüber wässrigem Alkalihydroxid beständige Metallfolie ist.

26. Bipolare Elektrolyseeinrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathodeneinheiten bestehen aus

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(b) am rechteckigen Aussenrahmen (243) ein Paar senkrechter U-förmiger Rahmenschienen (245) und ein Paar waagerechter U-förmiger Rahmenschienen (245) vorhanden sind, wobei die offene Seite des U-förmigen Profils bei einer der beiden senkrechten und bei den beiden waagerechten Rahmenschienen (245) auf der Rahmeninnenseite und bei der anderen senkrechten Rahmenschiene (245) auf der Rahmenaus sens ei te angeordnet ist,

(c) Platten,die innerhalb der senkrechten U-förmigen Rahmenschienen (245) einen inneren Schacht (249) bilden,und

27, Bipolare Elektrolyseeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der ionendurchlässigen Trenneleraente (271) eine zwischen einer Anodeneinheit und einer benachbarten Kathodeneinheit angeordnete flache Folie ist. 130013/0931

28. Bipolare Elektrolyseeinheit nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die ionendurchlässigen Trennelemente (271) permionische Membranen, mikroporöse synthetische Diaphragmen oder durch Harz verstärkte Asbestdiaphragmen sind.

29. Bipolare Elektrolyseeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolyseeinrichtung druckerzeugende Mittel (285, 287) aufweist, die die Elektrolytdichtigkeit aufrecht erhalten.

30. Bipolare Elektrolyseeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie stromleitende Verbindungen zwischen den anodischen monopolaren Einheiten (221 a) und den kathodischen monopolaren Einheiten (241 a) der nächsten benachbarten bipolaren Zelle aufweist, die als beständige Sammelschienen (293) (295) ausgebildet und die sich jeweils von den anodischen monopolaren Einheiten (211 a) und den kathodischen monopolaren Einheiten (241 a) der nächsten benachbarten Zelle aus erstrecken und durch entfernbare Bolzen (285) untereinander verbunden sind.

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