EP0071754A1

EP0071754A1 - Monopolare elektrolytische Filterpressenzelle

Info

Publication number: EP0071754A1
Application number: EP82105895A
Authority: EP
Inventors: Helmut Ing. Grad. Schmitt; Helmuth Dipl.-Ing. Schurig; Bernd Dr. Dipl.-Ing. Strasser
Original assignee: Uhde GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1981-08-04
Filing date: 1982-07-02
Publication date: 1983-02-16
Also published as: JPS5848684A; BR8204564A; US4426270A; DE3130806A1

Abstract

Die monopolare elektrolytische Filterpressenzelle ist geeignet für die Elektrolyse eines wäßrigen, halogenidhaltigen Elektrolyts (Sole) um eine wäßrige Alkalimetallhydroxidlösung (Zellenflüssigkeit), Halogen und Wasserstoff herzustellen. Die Zelle besteht aus den beiden Enddruckplatten mit Spannankern, aus einer Vielzahl von elektrisch leitfähigen, elektrolytisch wirkenden Elementen, den Elektrolytkammern, den zwischengeschalteten Membranen, den Elementen für die Zu- und Abfuhr der Verfahrensmedien und aus den entsprechenden Dichtungen. Die Elektrolytkammern werden gebildet aus zwei für Flüssigkeit und Gas durchlässigen Elektrodenplatten, die an einer Seite über die Kammer herausragen als Stromanschluß und aus dem Rahmenelement an dem die zwei Elektrodenplatten anlegen. Das Rahmenelement selbst ist elektrisch nicht leitend, elektrolytisch neutral und es weist Bohrungen auf für die Zu- und Abfuhr der Verfahrensmedien in und aus den Elektrolytkammern.

Description

Die Erfindung betrifft eine monopolare elektrolytische Filterpressenzelle, die geeignet ist für die Elektrolyse eines wäßrigen, halogenidhaltigen Elektrolyts (Sole) um eine wäßrige Alkalimetallhydroxidlösung (Zellenflüssigkeit) und Halogen und Wasserstoff herzustellen. Die Zelle besteht dabei aus den beiden Enddruckplatten mit Spannankern, aus einer Vielzahl abwechselnd angeordneter Anolyt- und Katholytkammern, den Elektrolytkammern, gebildet aus je zwei Anoden- und Kathodenplatten, die durch jeweils ein flächenhaftes Ionen-permeables Element, die Membran, getrennt sind.
Bei Filterpressenzellen der genannten Art ist es erforderlich, daß die Verfahrensmedien, wie Sole, Zellenflüssigkeit, Halogen und Wasserstoff so geführt werden,-daß eine schädliche Einwirkung ihrerseits auf die Metalle der Anoden- bzw. Kathodenplatten weitgehend vermieden wird.
Nach DE-OS 28 09 332 ist eine elektrolytische Membranzelle bekannt, die nach Art der Filterpressenzellen aus einer Vielzahl von aneinandergereihten Anoden- und Kathodenplatten mit zwischenliegenden Membranen und.Abstandsplatten besteht. Die Anoden- und Kathodenplatten weisen erfindungsgemäß neben ihrem elektrokatalytisch aktiven metallenen Teil auch einen nicht leitenden Teil auf, der mit Durchgängen für die Bildung von Kanälen für die Zu- und Abfuhr der Verfahrensmedien versehen ist. Die Verfahrensmedien fließen über speziell gewellte Durchlässe aus den Kanälen in die Elektrolytkammern bzw. aus den Elektrolytkammern in die Kanäle. Die Dicke der_Abstandsplatten zwischen einer jeden Membran- und Anodenplatte bzw. Kathodenplatte definiert den vorgesehenen Abstand zwischen jeweils zwei Membranen.
Die beschriebene Membranzelle zeichnet sich aus durch eine Vielzahl von verschiedenen Bauelementen mit einer Vielzahl von Dichtstellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vielzahl der verschiedenen Elemente_und damit auch die Vielzahl der Dichtstellen zu vermindern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs beschriebenen Maßnahmen.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Anzahl der Bauelemente wesentlich verringert wird, damit die Anzahl der Dichtstellen ebenfalls und daß die Zelle einfach hergestellt und zusammengebaut werden kann.
Das Material für die einzelnen Bauelemente der Elektrolysezelle entspricht den bekannten Anforderungen gemäß dem derzeitigen Stand der Technik und wird im einzelnen nicht näher beschrieben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch mehrere nebeneinander angeordnete Anoden- und Kathodenkammern.
Fig. 2 eine Rahmen-Elektrodenkombination der Anodenkammer der Filterpressenzelle.
Fig. 3 eine Rahmen-Elektrodenkombination der Kathodenkammer der Filterpressenzelle.

Die monopolare elektrolytische Filterpressenzelle besteht aus einer Vielzahl von in Fig. 1 dargestellten Elektrolytkammern 1 unterschiedlicher Polarität. Die Anolytkammer 2 wird gebildet aus zwei metallenen Elektrodenplatten 3 und dem nicht-metallenen Rahmen 4, der den äußeren Rand der Kammer bildet und gleichzeitig den Plattenabstand festlegt. Während der innere Bereich 5 der Platten für Gas und Flüssigkeit durchlässig ist, so daß Flüssigkeit an die folgende Membran 6 bzw. das Gas von ihr weggelangen kann, ist der äußere Rand 7 der Platten nicht durchlässig. Die Platten liegen mit dem äußeren Rand jeweils am Rahmen an. Die Membran 5 liegt zwischen der beschriebenen Anolytkammer 2 und der folgenden Katholytkammer 8. Die Katholytkammer 8 wird gebildet durch zwei Elektrodenplatten 9 und den Rahmen 10, der ebenfalls den äußeren Rand der Kammer bildet. Die Stromzufuhr bzw. die Stromableitung erfolgt über den Stromanschluß 11 an einer Seite jeder Elektrodenplatte.
Die Rahmen 4, 10 sind nicht nur äußere Begrenzung der Elektrolytkammern, sondern sie enthalten mehrere Bohrungen, die als Zu- und Abfuhrkanäle für die Verfahrensmedien dienen. Um in Richtung der Längsachse vier Kanäle zu erhalten, und zwar einen Solekanal 12, einen Zellenflüssigkeitskanal 13, einen Halogenkanal 14 und einen Wasserstoffkanal 15, weist jeder Rahmen vier Bohrungen 16, 17, -18, 19 auf. Durch das Aneinanderreihen einer Vielzahl von Rahmen entstehen so in bekannter Weise die betreffenden Kanäle. Damit die Verfahrensmedien in die Elektrolytkammern geleitet bzw. aus ihnen entnommen werden können, weist der Rahmen 4 der Anolytkammer 2 zwei Bohrungen 20, 21 zwischen Anolytkammer und Solekanal 12 und Halogenkanal 14 auf. Der Rahmen 10 der Katholytkammer 8 weist die zwei Bohrungen 22 und 23 auf zwischen Katholytkammer und dem Zellenflüssigkeitskanal 13 sowie dem Wasserstoffkanal 15. Die Abdichtung der einzelnen Bauelemente gegeneinander erfolgt in bekannter Weise mittels Flächendichtungen oder durch aufvulkanisiertes Dichtmaterial.

Claims

1. Monopolare elektrolytische Eilterpressenzelle, geeignet für die Elektrolyse eines wäßrigen, halogenidhaltigen Elektrolyts (Sole) um eine wäßrige Alkalimetallhydroxidlösung (Zellenflüssigkeit), Halogen und Wasserstoff herzustellen, wobei die Zelle aus den beiden Enddruckplatten mit Spannankern, aus einer Vielzahl von elektrisch leitfähigen, elektrolytisch wirkenden Elementen, den Elektrolytkammern, den zwischengeschalteten Membranen, den Elementen für die Zu- und Abfuhr der Verfahrensmedien und aus den entsprechenden Dichtungen besteht,
dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolytkammern (1) gebildet werden aus zwei für Flüssigkeit und Gas durchlässigen Elektrodenplatten (3, 8), die an einer Seite über die Kammer herausragen als Stromanschluß(10) und aus dem Rahmenelement (4) an dem die zwei Elektrodenplatten (3, 8) anliegen, wobei das Rahmenelement selbst elektrisch nicht leitend, elektrolytisch neutral, ist und es Bohrungen (16 bis 23) aufweist für die Zu- und Abfuhr der Verfahrensmedien in und aus den Elektrolytkammern in die Kanäle (12, 13, 14, 15) die in bekannter Weise durch das Aneinanderreihen einer Vielzahl der Rahmenelemente (4) entstehen und daß alle Elemente an den betreffenden Flächen gegeneinander abgedichtet sind.