FI73008C - Membrane type electrolytic cell electrode. - Google Patents

Description

7300873008

Elektrodi kaIvotyyppiseen elektrolyysikennoon - Elektrod tili elektrolyscell av membrantyp Tämän jakamalla hakemuksesta 802041 erotetun keksinnön kohteena on elektrodi kalvotyyppiseen elektrolyysikennoon kloori-alkali-elektrolyysiä varten, jossa kennossa anodit ja katodit on erotettu toisistaan ioninvaihtokalvolla ja anodeilla ja katodeilla on verkkomainen rakenne, joka on tehty elektrolyyttiä kestävästä mallista ja päällystetty elektrokatalyyttistä materiaalia olevalla kalvolla, verkkomaisen rakenteen ollessa sähköisesti yhdistetty kannatuselimeen sähkövirran syöttämiseksi siihen, jolloin ioninvaihtokalvo on tuettu puristamalla vasten anodi-tai katodielektrodia.The present invention, separated by application 802041, relates to an electrode for a membrane-type electrolytic cell for chlor-alkali electrolysis, in which cell the anodes and cathodes are separated from each other by an ion exchange membrane and an anode and a cathode and coated with a film of an electrocatalytic material, the reticulated structure being electrically connected to the support member for supplying an electric current thereto, the ion exchange film being supported by pressing against the anode or cathode electrode.

Kloorin valmistamiseksi kennossa, jossa on jähmeätä polymeeri-elektrolyyttiä muodostuvat elektrodit tavallisesti ohuesta, huokoisesta kerroksesta sähköä johtavaa, elektrokatalyyttistä materiaalia, joka on pysyvästi sidottu ioninvaihtomembraanin pintaan sideaineella, joka on tavallisesti fluorisoitu polymeeri, kuten esimerkiksi polytetrafluorietyleeni (PTFE).To produce chlorine in a cell having a solid polymer electrolyte, the electrodes are usually made of a thin, porous layer of electrically conductive, electrocatalytic material permanently bonded to the surface of the ion exchange membrane with a binder which is usually a fluorinated polymer such as polytetrafluoroethylene.

USA-patentissa 3,297,484 kuvatussa edullisessa menetelmässä kaasua läpäisevien elektrodien muodostamiseksi sekoitetaan sähköä johtavan ja sähkökatalyyttisen materiaalin jauhe polytetraf luorihiilihiukkasten vesidispersioon, jolloin saadaan taikinamainen seos, joka sisältää 2 - 20 g jauhetta per gramma polytetrafluorietyleeniä. Seos voidaan halutessa laimentaa ja tämän jälkeen se levitetään metalliselle tukilevylle ja kuivataan, jonka jälkeen jauhekerros peitetään alumiinikalvolla ja puristetaan lämpötilassa, joka riittää aikaansaamaan polytetrafluorietyleenihiukkasten sintrautumisen ohuen, koossa-pysyvän kalvon aikaansaamiseksi. Sen jälkeen, kun alumiini-kalvo tai folio on irrotettu emäksisellä uutolla, esimuodos-tettu elektrodi levitetään membraanin pintaan ja puristetaan lämpötilassa, joka riittää aikaansaamaan polytetrafluoriety-leenimatriisin sintrautumisen membraaniin. Nopean karkaisun tai jäähdytyksen jälkeen metallinen tukilevy poistetaan 2 73008 ja elektrodi pysyy sitoutuneena membraaniin.In the preferred method of forming gas permeable electrodes described in U.S. Patent 3,297,484, a powder of electrically conductive and electrocatalytic material is mixed with an aqueous dispersion of polytetrafluorocarbon particles to form a doughy mixture containing 2 to 20 g of powder per gram of polytetrafluoroethylene. If desired, the mixture may be diluted and then applied to a metal backing plate and dried, after which the powder layer is covered with an aluminum foil and compressed at a temperature sufficient to cause sintering of the polytetrafluoroethylene particles to provide a thin, cohesive film. After the aluminum film or foil is removed by alkaline extraction, the preformed electrode is applied to the surface of the membrane and pressed at a temperature sufficient to cause the polytetrafluoroethylene matrix to sinter into the membrane. After rapid hardening or cooling, the metal support plate is removed 2 73008 and the electrode remains bonded to the membrane.

Koska kennon elektrodit on tiukasti sidottu anodi- ja katodi-kammiot erottavan membraanin vastakkaisiin pintoihin eikä niitä tästä syystä tue erillisesti minkäänlaiset metallirakenteet, on havaittu, että tehokkain tapa siirtää ja jakaa virta elektroideihin on turvautua useisiin koskettimiin, joka on tasaisesti jaettu koko elektrodipintaan virransiirtoraken-teilla, joissa on sarja ulokkeita tai harjanteita, jotka kennon kokoonpanon aikana koskettavat elektrodipintaa monissa tasaisesti jakautuneissa piireissä. Membraanin vastakkaisissa pinnoissa on sidotut elektrodit ja tämän jälkeen kyseinen memb-raani pitää puristaa kahden virransiirtorakenteen tai virran-kokoojan väliin, jotka ovat vastaavassa järjestyksessä anodinen ja katodinen.Because the cell electrodes are tightly bonded to opposite surfaces of the membrane separating the anode and cathode chambers and are therefore not separately supported by any metal structures, it has been found that the most efficient way to transfer and distribute current to electrodes is to use multiple contacts evenly distributed across the electrode surface. , having a series of protrusions or ridges which, during assembly of the cell, contact the electrode surface in a plurality of evenly distributed circuits. The opposite surfaces of the membrane have bonded electrodes and then the membrane must be pressed between two current transfer structures or current collectors, which are anodic and cathodic, respectively.

Esimerkkinä tekniikan tasosta on myös GB- hakemusjulkaisu 2011950 (General Electric Company), missä on esitetty kenno, jossa on ainakin pari johtavia, kiinteitä takalevyjä, anodi ja katodi vastaavasti, jotka puristavat väliinsä ioninvaihtokalvon, jonka pintoihin anodi ja katodi liittyvät. Johtavat takalevyt on varustettu johtavilla ulkonemilla, sopivimmin ripojen muodossa, jotka koskettavat kalvoa ja muodostavat sähkökontaktin takalevyjen ja kalvoon liittyvien elektrodien välille.An example of the prior art is also GB Application Publication 2011950 (General Electric Company), which discloses a cell having at least a pair of conductive fixed backplates, an anode and a cathode, respectively, which press an ion exchange membrane between the surfaces of which the anode and cathode engage. The conductive backsheets are provided with conductive protrusions, preferably in the form of ribs, which contact the membrane and establish electrical contact between the backsheets and the electrodes associated with the membrane.

Koska kalvo, jonka molempiin pintoihin elektrodit liittyvät, on hyvin ohut (100-300) mikronia) hyvä sähköinen kontakti syntyy ainoastaan kun kosketusulkonemien kontaktipäät ovat täydellisen tason muodostavassa pinnassa. Tämä vaatimus edellyttää hyvin kallista koneistusta, erityisesti kun kysymyksessä ovat suurikokoiset takalevyt. Näiden kustannusten välttämiseksi mainittu GB-hakemusjulkaisu esittää metalliverkon (lankaverkko tai vedetty metalli) sijoittamista kalvon ja takalevyjen ulkonemien väliin, jotta siten tasataan sen joustavuuden avulla (paksuus 0,01 tuumaa) ei vältettävissä olevat erot ulkonemien korkeudessa ja aikaansaadaan hyvä sähköinen kontakti kalvoon liittyvien elektrodien ja johtavien uiko- 3 73008 neminen päiden välille. Johtuen kalvon ja metalliverkkojen suuresta johtavuudesta viitejulkaisun tapauksessa, on sähköinen kontakti niiden alueiden ulkopuolella, joihin ulkonemien päät kohdistavat paineen, käytännöllisesti katsoen käyttökelvoton tai jopa olematon.Because the film to which the electrodes are attached to both surfaces is very thin (100-300 microns), good electrical contact occurs only when the contact ends of the contact protrusions are on the surface forming the perfect plane. This requirement requires very expensive machining, especially in the case of large backplates. To avoid these costs, said GB application discloses the placement of a metal mesh (wire mesh or drawn metal) between the film and the backplate protrusions in order to compensate for its elastic (0.01 inch thickness) inevitable differences in protrusion height and good electrical contact between the film-associated electrodes and 3 73008 between conductive ends. Due to the high conductivity of the film and the metal mesh in the case of the reference publication, the electrical contact is outside the areas to which the ends of the protrusions apply pressure, practically unusable or even non-existent.

Tekniikan tason osalta viitataan lisäksi esillä olevan hakemuksen kantahakemukselle myönnetyn patentin no. 68.429 selitysosan yleiseen osaan.With regard to the state of the art, reference is also made to patent no. 68,429 to the general part of the explanatory memorandum.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan elektrodi kalvokennoja varten, joka soveltuu jäykästi tukemaan ja kannattamaan kalvoa, joka on puristettuna elektrodia vasten, myöskin niiden alueiden ulkopuolella, jossa ulkonemien päät aikaansaavat paineen, jolla elektrodilla on verkkomainen rakenne, jotta se sallii elektrolyytin kierron ja reaktio-tuotteiden poistamisen ja joka elektrodi kykenee samanaikaisesti varmistamaan suuren lukumäärän sähkökontaktipisteitä tasaisesti jakautuneena yli kalvon pinnan (homogeeninen vir-ranjakauma kalvon läpi mahdollistaa pitkän aktiivisen elinajan).It is an object of the present invention to provide an electrode for membrane cells suitable for rigidly supporting and supporting a membrane pressed against the electrode, also outside areas where the ends of the protrusions exert a pressure at which the electrode has a reticulated structure to allow electrolyte rotation and reaction. removal of products and which electrode is simultaneously capable of ensuring a large number of electrical contact points evenly distributed over the surface of the film (homogeneous current distribution through the film allows a long active life).

Kaksi vatimusta, jäykkyys kalvon kunnollista tukemista varten ja kontaktipisteiden suuri lukumäärä ovat ilmeisessä ristiriidassa. Jäykkyys vaatii riittävää paksuutta riippuen elektrodin mitoista, mutta on joka tapauksessa suurempi kuin GB-hakemusjulkaisussa esitetty paksuus (0,01 tuumaa). Kontaktipisteiden suuri lukumäärä edellyttää, että elektrodi on tehty metallilankaverkosta tai vedetystä levystä, jolla on suuri lukumäärä silmiä, mikä puolestaan on mahdollista ainoastaan pienillä paksuuksilla, josta seuraa liiallinen joustavuus.The two requirements, the rigidity for proper support of the film and the large number of contact points are in obvious contradiction. The stiffness requires sufficient thickness depending on the dimensions of the electrode, but is in any case greater than the thickness disclosed in the GB application (0.01 inches). The large number of contact points requires that the electrode be made of a wire mesh or a drawn plate with a large number of meshes, which in turn is only possible with small thicknesses, which results in excessive flexibility.

Edellä esitettyjen vaatimusten toteuttaminen ilman mainittua ristiriitaa on saatu aikaan esillä olevan keksinnön avulla teknisesti luotettavalla ja taloudellisella tavalla käyttämällä kahdesta osasta muodostuvaa elektrodirakennetta, jolle on tunnusomaista patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa esitetyt asiat.The implementation of the above requirements without said contradiction has been achieved by the present invention in a technically reliable and economical manner using a two-part electrode structure characterized by the features set forth in the characterizing part of claim 1.

4 730084 73008

Keksintöä on esitetty seuraavassa oheisiin piirustuksiin viitaten, joissa:The invention is described below with reference to the accompanying drawings, in which:

Kuvio 1 on osiin hajotettu leikkauskuva keksinnön ensinmäisen sovellu tusmuodon mukaisella elektrodilla varustetusta elektrolyysikennosta;Fig. 1 is an exploded sectional view of an electrolytic cell provided with an electrode according to a first embodiment of the invention;

Kuvio 2 on vaakaleikkaus kuvion 1 mukaisesta kokoonpannusta kennosta;Figure 2 is a horizontal section of the assembled cell of Figure 1;

Kuvio 3 on vaakaleikkauskuva keksinnön toisen sovellutusmuodon mukaisella elektrodilla varustetusta elektrolyysikennosta; jaFig. 3 is a horizontal sectional view of an electrolytic cell provided with an electrode according to a second embodiment of the invention; and

Kuvio 4 on kaaviomainen ja katkonainen pystysuuntainen poikkileikkaus kuvion 3 mukaisesta kennosta.Figure 4 is a schematic and fragmentary vertical cross-section of the cell of Figure 3.

Kuten ammattimiehelle on selvää, on mahdollista lisätä elektrodien ja kalvon välisten kontaktipisteiden tiheyttä monin tavoin. Hienosilmäinen elektrodiverho voidaan esimerkiksi sumuttaa metallihiukkasilla käyttämällä plasmasuihkukerros-tusta tai kalvon kanssa kosketuksessa olevan pinnan metalli-lanka voidaan karkeuttaa ohjatulla kemiallisella hyökkäyksellä kontaktipisteiden tiheyden lisäämiseksi. Rakenteen pitää kuitenkin olla riittävän joustava mahdollistamaan kontaktien tasainen jakauma kalvon koko pintaan siten, että kimmoisan maton elektrodeihin kohdistama elastinen reaktio-paine jakautuu tasaisesti kaikkiin kontaktipisteisiin.As will be apparent to those skilled in the art, it is possible to increase the density of the contact points between the electrodes and the membrane in many ways. For example, the fine-mesh electrode sheath can be sprayed with metal particles using a plasma jet layer, or the metal wire of the surface in contact with the film can be roughened by controlled chemical attack to increase the density of the contact points. However, the structure must be flexible enough to allow an even distribution of the contacts over the entire surface of the film so that the elastic reaction pressure applied to the electrodes by the resilient mat is evenly distributed at all contact points.

Elektrodien ja kalvon välisessä rajapinnassa olevaa sähkö-kontaktia voidaan parantaa lisäämällä toimivien ioninvaihto-ryhmien tiheyttä tai vähentämällä sillä kalvopinnalla olevan sekapolymeerin ekvivalenttipainoa, joka pinta on kosketuksessa kimmoisaan mattoon tai väliverhoon tai hiukkaselektro-diin. Tällä tavoin kalvomatriisin vaihto-ominaisuudet säilyvät muuttumattomina ja on mahdollista suurentaa elektrodien kontaktipistetiheyttä membraanin tapahtuviin ioninsiirto- 73008 kohtiin. Kalvo tai membraani voidaan esimerkiksi muodostaa laminoimalla yksi tai kaksi paksuudeltaan noin 0,05 - 0,15 mm olevaa ohutta sekapolymeerikalvoa, jolla on alhainen ekvi-valenttipaino paksuudeltaan 0,15 - 0,6 mm olevan paksumman sekspolymeerikalvon pinnalle tai pinnoille, jolloin tällä paksummalla kalvolla on suurempi ekvivalenttipaino tai sen paino sopii optimoimaan kalvon ohminen lasku ja selektivi-teetti. Monia muitakin muutoksia voidaan tehdä keksinnön mukaiseen laitteeseen irtaantumatta keksinnön piiristä, ja tästä syystä voidaankin todeta, että keksintöä rajoittavat ainoastaan oheiset patenttivaatimukset.The electrical contact at the interface between the electrodes and the membrane can be improved by increasing the density of the functional ion exchange groups or by reducing the equivalent weight of the copolymer on the membrane surface in contact with the resilient mat or intermediate curtain or particle electrode. In this way, the exchange properties of the membrane matrix remain unchanged and it is possible to increase the contact point density of the electrodes to the ion transfer sites in the membrane. For example, the film or membrane may be formed by laminating one or two thin copolymer films having a low equivalent weight of about 0.05 to 0.15 mm on the surface or surfaces of a thicker sex polymer polymer film having a thickness of 0.15 to 0.6 mm, wherein this thicker film has a higher equivalent weight or its weight is suitable for optimizing the ohmic decrease and selectivity of the film. Many other modifications can be made to the device according to the invention without departing from the scope of the invention, and it can therefore be stated that the invention is limited only by the appended claims.

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaista puristuvaa elektrodia johon liittyy pystysuuntainen anodipäätylevy 3, jonka koko kehällä on tiivistepinta 4, joka kohtaa tiiviisti kalvon tai membraa-nin 5 kehäreunat, jolloin valinnaisesti mukaan on järjestetty nestettä läpäisemätön, eristävä kehätiiviste (ei esitetty). Anodikehälevy 3 on varustettu myös keskisyvennyksellä 6, joka on syvennetty mainitun tiivistepinnan suhteen pinnan työntyessä ylöspäin alemmalta alueelta, jolloin suolaliuos syötetään yläosaan, josta käytetty tai osittain käytetty suolaliuos ja muodostunut kloori purkautuu, jolloin nämä alueet ovat tavallisesti yhteydessä ylhäältä ja alhaalta. Päätylevy voidaan valmistaa teräksestä, jolloin sen sivu kohtaa titaania tai jotain muuta venttiilimetallia olevan anolyyttisuo-juksen tai päätylevy voi olla grafiittia tai grafiitin ja jonkun kemialliseeti kestävän hartisideaineen tai jonkun muun anodisesti kestävän materiaalin valettavia seoksia.Fig. 1 shows a compressible electrode according to the invention with a vertical anode end plate 3, the entire circumference of which has a sealing surface 4 which closely meets the circumferential edges of the film or membrane 5, optionally provided with a liquid-impermeable insulating circumferential seal (not shown). The anode peripheral plate 3 is also provided with a central recess 6 which is recessed relative to said sealing surface as the surface protrudes upwards from the lower region, whereby the brine is fed to the top, from which the spent or partially used brine and the formed chlorine are discharged, usually in top and bottom. The end plate may be made of steel with its side facing the anolyte shield of titanium or some other valve metal, or the end plate may be graphite or moldable mixtures of graphite and a chemically resistant resin binder or other anodically resistant material.

Anodi muodostuu edullisesti kaasua ja elektrolyyttiä läpäisevästä titaani-, neobium- tai jotakin muuta venttiilimetallia olevasta verhosta tai venytetystä levystä 8, joka on päällystetty ei-passivoitavalla ja elektrolyysin kestävällä materiaalilla, joita ovat esimerkiksi jalometallit ja/tai pla-tinaryhmämetallien oksidit ja oksidisekoitukset tai sitten siinä on joku muu sähkökatalyyttinen pinnoite, joka toimii ano-dipintana sijoitettuna sähköä johtavalle alustalle. Anodi on olennaisesti jäykkä ja verho on riittävän paksu siirtämään 6 73008 elektrolyysivirran harjanteista 9 ilman liiallisia ohmihävi-öitä. Edullisemmin karkean verhon 8 pintaan on sijoitettu hienosilmäinen taipuisa verkko, joka voi olla samaa materiaalia kuin karkea verho 8, jolloin tarkoituksena on muodostaa hienoja kontakteja kalvoon tiheyden ollessa 30, edullisesti 2 60 - 100 kontaktipistettä kalvon pinnan cm kohti. Hienosilmäinen verkko päällystetään jalometalleilla tai anolyyttiä kestävillä johtavilla oksideilla.The anode preferably consists of a gas and electrolyte permeable curtain of titanium, neobium or some other valve metal or a stretched plate 8 coated with a non-passivating and electrolysis resistant material such as precious metals and / or oxides of platinum group metals or oxides of platinum group metals and is some other electrocatalytic coating that acts as an anode surface placed on an electrically conductive substrate. The anode is substantially rigid and the curtain is thick enough to transfer 6 73008 of the electrolytic current from the ridges 9 without excessive ohmic losses. More preferably, a fine mesh flexible mesh is placed on the surface of the coarse curtain 8, which may be of the same material as the coarse curtain 8, with the aim of making fine contacts with the film at a density of 30, preferably 25 to 100 contact points per cm of film surface. The fine mesh mesh is coated with precious metals or anolyte-resistant conductive oxides.

Pystysuuntaisen katodipäätylevyn 10 sisäsivussa on keskisyven-nys 11 verrattuna kehätiivistepintaan 12, ja mainittu syvennys 11 on olennaisesti tasainen, eli siinä ei ole harjanteita ja se on yhdensuuntainen tiivistepinnan kanssa. Keksinnön mukainen kimmoisa puristuva elektrodielementti 13 on edullisesti valmistettu nikkeliseoksesta ja sijoitettu katodipäätylevyn syvennykseen. Tässä piirustuksessa esitetyssä suoritusmuodossa elektrodi on lankaääni tai kierukka, jossa on useita yhteen-punottuja tai lomitettuja kierteitä, ja nämä kierteet voivat tarttua suoraan kalvoon. Verho 14 sijoitetaan kuitenkin esitetyllä tavalla edullisesti lankakierukan ja kalvon väliin, jolloin kierukka ja verho tarttuvat liukauvasti toisiinsa ja kalvoon.The inner side of the vertical cathode end plate 10 has a central recess 11 relative to the circumferential sealing surface 12, and said recess 11 is substantially flat, i.e. has no ridges and is parallel to the sealing surface. The resilient compressible electrode element 13 according to the invention is preferably made of a nickel alloy and placed in a recess in the cathode end plate. In the embodiment shown in this drawing, the electrode is a wire sound or a helix having a plurality of intertwined or interlaced threads, and these threads can adhere directly to the film. However, the curtain 14 is preferably placed between the wire coil and the film as shown, whereby the coil and the curtain slidably adhere to each other and to the film.

Kierukan vierekkäisten spiraalien välisten tilojen pitäisi olla riittävän suuria varmistamaan kaasun ja elektrolyytin helppo virtaus tai liikkuminen välistä esim. kierukan ympä-röimiin keskialueisiin ja niiltä pois. Nämä tilat ovat yleensä huomattavan suuria, usein 3-5 kertaa tai enemmänkin langan halkaisija. Puristamattoman kierrelankakäämin paksuus on edullisesti 10 - 60 % suurempi kuin keskisyvennyksen 11 verrattuna tiivistepintojen tasoon. Kennoa koottaessa kierukkaa tai käämiä puristetaan 10 - 60 % sen alkuperäisestä paksuudesta, jolloin muodostuu elastinen reaktiovoima, joka on edullisesti alueella 80 - 100 g/cm projisoidusta pinnasta.The spaces between adjacent coils of the coil should be large enough to ensure easy flow or movement of gas and electrolyte between and into the central areas surrounded by the coil, e.g. These spaces are usually remarkably large, often 3-5 times or more in wire diameter. The thickness of the uncompressed thread winding is preferably 10 to 60% greater than the level of the central recess 11 compared to the plane of the sealing surfaces. When assembling the cell, the coil or coil is compressed to 10 to 60% of its original thickness to form an elastic reaction force, preferably in the range of 80 to 100 g / cm from the projected surface.

Katodipäätylevy 10 voidaan valmistaa teräksestä tai jostain muusta sähköä johtavasta materiaalista, joka kestää emäksiä ja vetyä. Kalvo 5 on edullisesti nestetiivis ja valinnaisesti 7 73008 kationeja läpäisevä ioninvaihtokalvo, kuten yllä mainittiin. Verho 14 on edullisesti valmistettu nikkelilangasta tai jostain muusta materiaalista, joka kestää korroosiota katodiolo-suhteissa. Vaikka mainittu verho voi olla melko jäykkä, sen pitäisi edullisesti olla joustava ja huomattavan notkea, jotta se voidaan helposti taivuttaa noudattamaan membraanin katodipinnan epäsäännöllisyyksiä. Nämä epäsäännöllisyydet voivat olla itse kalvon pinnassa, mutta tavallisemmin ne johtuvat jäykemmässä anodissa olevista epätasaisuuksista, jota anodia vasten kalvo painautuu. Yleensä verho on tai-puisampi kuin kierukka.The cathode end plate 10 may be made of steel or some other electrically conductive material that is resistant to bases and hydrogen. The membrane 5 is preferably a liquid-tight and optionally 7 73008 cation permeable ion exchange membrane, as mentioned above. The curtain 14 is preferably made of nickel wire or some other material that is resistant to corrosion under cathode conditions. Although said curtain may be quite rigid, it should preferably be flexible and remarkably flexible so that it can be easily bent to follow the irregularities of the cathode surface of the membrane. These irregularities may be on the surface of the film itself, but more usually they are due to irregularities in the stiffer anode against which the film presses. Usually the curtain is or-more wooden than the helix.

Useimpia käyttötarkoituksia silmälläpitäen verhon tai verkon silmäkoon pitaäisi olla pienempi kuin kierukan spiraalien välisten aukkojen ja sopivia ovat verkot, joiden aukot ovat leveydeltään ja pituudeltaan 0,5 - 3 mm, vaikkakin hienom-pisilmäset ovat keksinnön kannalta erityisen edullisia suoritusmuotoja. Väliverho voi suorittaa useita tehtäviä. Ensinnäkin se on sähköä johtava ja siinä siis on aktiivinen elekt-rodipinta. Toiseksi se estää: kierukan tai jonkun muun kokoonpuristuvan elektrodielementin hiomasta tai ohentamasta kalvoa ja painumasta siihen sisään, ja kun kokoonpuristettu elektrodi painuu vasten verhoa paikallisalueella, verho auttaa jakamaan paineen kalvon pintaan vierekkäisten painepisteiden välille ja estää edelleen vääntyneen spiraaliosan työntymästä kalvoon tai hiomasta sitä.For most applications, the mesh size of the curtain or net should be smaller than the openings between the helical coils, and nets with openings 0.5 to 3 mm in width and length are suitable, although finer and small meshes are particularly preferred embodiments of the invention. The intermediate curtain can perform several tasks. First, it is electrically conductive and thus has an active electrode surface. Second, it prevents: the coil or some other compressible electrode element from grinding or thinning the film and squeezing into it, and when the compressed electrode presses against the curtain in the local area, the curtain helps distribute pressure on the film surface between adjacent pressure points.

Elektrolyysin kestäessä verholle muodostuu vetyä ja alkalime-tallihydroksidia ja yleensä niitä muodostuu myös johonkin kierukanosaan tai jopa koko kierukkaan. Kun kierukkaspiraalit puristetaan yhteen, niiden takapinnat eli kalvon pinnasta kaukana olevat pinnat lähestyvät verhoa ja kalvoa ja luonnollisesti, mitä suurempi on puristusaste sitä pienempi on spiraalien keskimääräinen etäisyys kalvosta ja sitä suurempi on elektrolyysi spiraalipinnalla tai ainakin spiraalipinnan katodipolarisoituminen. Puristuksen todellinen vaikutus on siis katodin kokonaistehopinnan suurenemiseen.During electrolysis, hydrogen and alkali metal hydroxide are formed on the curtain and are generally also formed in some or all of the coil. When the helical spirals are compressed together, their rear surfaces, i.e. the surfaces far from the film surface, approach the curtain and the film and naturally the higher the degree of compression the lower the average distance of the spirals from the film and the higher the spiral surface electrolysis or at least cathodic surface polarization. The real effect of compression is thus on the increase in the total power surface of the cathode.

8 730088 73008

Elektrodin puristamisen on havaittu vähentävän tehokkaasti sitä kokonaisjännitettä, joka tarvitaan 1000 ampeerin tai ylikin virran ylläpitämiseksi aktiivisen kalvopinnan neliömetriä kohti. Samanaikaisesti puristus pitäisi rajoittaa siten, että puristuva elektrodi pysyy auki elektrolyytin ja kaasun virtaukselle. Tällöin kuvion 2 mukaisesti spiraalit pysyvät avoimina muodostaen pystysuuntaiset keskikanavat, joiden läpi elektrolyytti ja kaasu pääsee kohoamaan. Edelleen spiraalien väliset, tilat pysyvät välimatkan päässä toisistaan mahdollistaen katolyytin pääsyn kalvoon ja spiraalin sivuihin. Spiraalien lanka on yleensä ohutta vaihdellen halkaisijaltaan välillä 0,05 - 0,5 mm. Vaikkakin suurempia lankoja voidaan käyttää, nämä pyrkivät olemaan jäykempiä ja huonommin kokoonpuristuvia ja tästä syystä on erittäin harvinaista, että langan koko ylittää 1,5 mm.Compression of the electrode has been found to effectively reduce the total voltage required to maintain a current of 1000 amps or more per square meter of active film surface. At the same time, the compression should be limited so that the compressible electrode remains open to the flow of electrolyte and gas. In this case, according to Fig. 2, the spirals remain open, forming vertical central channels through which the electrolyte and gas can rise. Further, the spaces between the spirals remain spaced apart, allowing the catholyte to enter the membrane and the sides of the spiral. The wire of the spirals is generally thin, varying in diameter from 0.05 to 0.5 mm. Although larger yarns may be used, these tend to be stiffer and less compressible and for this reason it is very rare for the yarn size to exceed 1.5 mm.

Kuviossa 2 on kuvion 1 mukainen kenno esitetty koottuna, ja molemmissa kuvioissa on samoja osia merkitty samoilla viitenumeroilla. Kuvion 2 mukaisesti päätylevyt 3 ja 10 on kiristetty yhteen, jolloin kierrelevy tai matto 13 puristuu elektrodia 14 vasten. Kennon toimiessa esim. tyydytettyä natrium-kloorisuolaliuosta oleva anolyytti kierrätetään anodikammion kautta ja edullisemmin uutta anolyyttiä syötetään kammion pohjan läheisyyteen sijoitetun tuloputken (ei esitetty) kautta ja käytetty anolyytti purkautuu mainitun kammion yläosaan sijoitetun poistoputken (ei esitetty) kautta yhdessä muodostuneen kloorin kanssa.Fig. 2 shows the cell of Fig. 1 assembled, and in both figures the same parts are denoted by the same reference numerals. According to Figure 2, the end plates 3 and 10 are tightened together, whereby the threaded plate or mat 13 is pressed against the electrode 14. When the cell is operating, e.g. an anolyte in saturated sodium chlorine solution is recycled through an anode chamber and more preferably new anolyte is fed through an inlet pipe (not shown) near the bottom of the chamber and the spent anolyte is discharged through an outlet pipe (not shown) at the top of said chamber.

Katodikammiota syötetään vedellä tai laimealla vesipitoisella alkalilla kammion pohjassa olevan tuloputken (ei esitetty) kautta, ja valmistunut alkali otetaan talteen väkevöitynä liuoksena mainitun katodikammion yläpäässä olevan poisto-putken (ei esitetty) kautta. Katodissa muodostunut vety voidaan ottaa talteen katodikammiosta joko yhdessä väkevöidyn emäsliuoksen kanssa tai kammion yläpäässä olevan toisen poistoputken kautta.The cathode chamber is fed with water or dilute aqueous alkali through an inlet pipe (not shown) at the bottom of the chamber, and the finished alkali is recovered as a concentrated solution through an outlet pipe (not shown) at the upper end of said cathode chamber. The hydrogen formed in the cathode can be recovered from the cathode chamber either together with the concentrated base solution or through a second outlet pipe at the upper end of the chamber.

9 730089 73008

Anodi- ja katodipäätylevyt on molemmat asiaankuuluvalla tavalla liitetty ulkopuolella olevaan virranlähteeseen ja virta kulkee harjanteiden 9 sarjan kautta anodiin 8. Ionijohtavuus esiintyy olennaisesti ioninvaihtokalvon läpi ja virtaa kuljettavat olennaisesti natriumionit, jotka kulkevat kationikalvon 5 läpi kennon anodista 8 katodiin 14. Elektrodit muodostavat kalvoon useita kontaktipisteitä, jolloin virta lopuksi virtaa katodipääty levyyn 10 useiden kontaktipisteiden kautta.The anode and cathode end plates are both appropriately connected to an external power source and current flows through a series of ridges 9 to the anode 8. Ion conductivity occurs substantially through the ion exchange membrane and current-carrying substantially sodium ions pass through the cationic membrane 5 whereby the current finally flows to the cathode end plate 10 through a plurality of contact points.

Kennon kokoonpanon jälkeen virrankokooja 13 on puristuneessa tilassaan, jolloin se on deformoinut edullisesti 10 - 60 % alkuperäisestä paksuudesta eli sen yksittäisten kierteiden tai aaltojen pituudesta, ja tällöin kollektori kohdistaa elastisen reaktiovoiman katodipintaa 14 vasten ja tästä syystä suhteellisesti jäykemmän, olennaisesti muotoa muuttamattoman anodi-tai anodisen virtakollektorin 8 muodostamaa estepintaa vasten. Tämä reaktiovoima säilyttää halutun paineen katodin ja kalvon sekä verho-osan ja katodin 14 kierukkaosan välisiä kontaktipisteitä vasten.After assembly of the cell, the current collector 13 is in its compressed state, whereby it has deformed preferably 10 to 60% of its original thickness, i.e. its individual turns or wavelengths, and the collector applies an elastic reaction force against the cathode surface 14 and therefore a relatively rigid, substantially deformed anode or anode. against the barrier surface formed by the current collector 8. This reaction force maintains the desired pressure against the points of contact between the cathode and the film and between the curtain part and the helical part 14 of the cathode.

Koska kierukkaspiraalit ja verho pääsevät liukumaan toistensa, kalvon sekä takimmaisen tukiseinämän suhteen, muodostu mekaanisia esteitä, jotka estäisivät kimmoisan elektrodin vierekkäisten spiraalien tai vierekkäisten aaltojen väliset elastiset deformaatiot, jolloin ne pääsevät lateraalisesti säätämään itsensä ja noudattamaan väistämättömiä vähäisiä poikkeamia tasosta ja yhdensuuntaisuudesta, joita esiintyy anodin ja katodiosaston tukipinnan 11 välisissä tasoissa. Tällaiset vakiovalmistusprosesseissa normaalisti esiintyvät lievät poikkeamat saadaan siten olennaisesti kompensoiduksi.Because the helical coils and the curtain can slide relative to each other, the membrane, and the posterior retaining wall, mechanical barriers are formed to prevent elastic deformations between adjacent helices or adjacent waves of the resilient electrode in the planes between the support surface 11 of the cathode compartment. Such slight deviations normally occurring in standard manufacturing processes are thus substantially compensated.

Keksinnön mukaisen kimmoisen elektrodin etuja voidaan täysin hyödyntää ja käyttää teollisissa suodatinpuristintyyppisissä elektrolysointilaitteissa, joissa on suuri määrä peruskennoja kiristettynä yhteen sarjamaisesti, jolloin ne muodostavat suuren tuotantokapasiteetin omaavia moduleja. Tässä tapauksessa välikennojen päätylevyt muodostavat kaksinapaisten separaattoreiden pinnoista, jotka puristavat anodi- ja katodi- 10 73008 virtakollektorin kumpaankin vastaavaan pintaan. Tästä syystä kaksinapaiset separaattorit muodostavat vastaavien elektro-dikammioiden seinämät ja lisäksi ne kytkevät sähköisesti yhden kennon anodin sarjassa olevan viereisen kennon katodiin.The advantages of the resilient electrode according to the invention can be fully exploited and used in industrial filter press-type electrolysers with a large number of basic cells clamped together in series, thus forming modules with a high production capacity. In this case, the end plates of the intermediate cells form the surfaces of bipolar separators which press the anode and cathode current collectors on each of the respective surfaces. For this reason, bipolar separators form the walls of the corresponding electrode chambers and, in addition, electrically connect one cell of the anode to the cathode of an adjacent cell in series.

Johtuen parantuneesta muodonmuutoskyvystään keksinnön mukaiset kimmoisat elektrodit mahdollistavat entistä tasaisemman suodatinpuristinmodulin puristuspaineen jakautumisen kuhunkin yksittäiseen kennoon, ja tämä pitää erityisesti paikkansa silloin, kun kunkin kalvon vastakkaista puolta tukee jäykästi suhteellisen jäykkä anodi 8. Tällaisissa sarjakennoissa auositel-laan kimmoisien tiivisteiden käyttöä yksittäisten kennojen tiivistepinnoilla, jotta puristetun suodatinpuristinmodulin kimmoisuus ei rajoittuisi kalvojen kimmoisuuteen. Tällöin voidaan sarjan kussakin kennossa olevien kimmoisten kollek-toreiden tai kokoojien elastisia deformaatio-ominaisuuksia käyttää vielä paremmin hyväksi. Kuvio 3 esittää kaaviomaisesti erään lisäsuoritusmuodon, jossa elektrodin puristavana elementtinä käytetään loimitetusta tai yhteenpunotuista langoista muodostuvaa kiharrettua kudosta kierukkaspiraalien asemesta, ja lisäksi mukana on lisäelektrolyyttikanava elekt-rolyytin kiertoa varten. Esitetyllä tavalla kennoon kuuluu anodipäätylevy 103 ja katodipäätylevy 110, jotka kumpikin on asennettu pystyasentoon ja kumpikin päätylevy on kanavan muodossa, jossa on sivuseinät, jotka puolestaan ympäröivät ano-ditilaa 106 ja katoditilaa 111. Kummassakin päätylevyssä on myös kehätiivistepinta siinä sivuseinämässä, joka ulkonee vastaavan päätylevyn tasosta, jolloin 104 on anoditiiviste-pinta ja 112 katoditiivistepinta. Nämä pinnat puristuvat memb-raania tai kalvoa 105 vasten, joka on venytetty sivuseinä-mien välissä olevan suljetun tilan poikki.Due to their improved deformability, the resilient electrodes of the invention allow for a more even distribution of the compression pressure of the filter press module in each individual cell, and this is especially true when the opposite side of each membrane is rigidly supported by the resilience of the filter press module would not be limited to the resilience of the membranes. In this case, the elastic deformation properties of the resilient collectors or collectors in each cell of the series can be further utilized. Figure 3 schematically shows a further embodiment in which a curled fabric of warped or braided wires is used as the pressing element of the electrode instead of helical spirals, and in addition an additional electrolyte channel for electrolyte circulation is included. As shown, the cell includes an anode end plate 103 and a cathode end plate 110, each mounted in an upright position, and each end plate in the form of a channel having sidewalls surrounding the anode space 106 and cathode space 111. Each end plate also has a peripheral sealing surface , wherein 104 is the anode seal surface and 112 is the cathode seal surface. These surfaces are pressed against a membrane or film 105 stretched across a closed space between the side walls.

Anodi 108 on suhteellisen jäykkä puristumaton levy, joka on venytettyä titaanimetallia tai jotakin muuta rei'itettyä anodisesti kestävää substraattia, jolloin siinä on edullisesti ei-passivoituva pinnoite, joka voi olla esim. jonkun pla-tinaryhmämetallin metalli tai oksidi tai oksidisekoitus. Tämä levy mitoitetaan sopimaan anodilevyn sivuseinämien väliin ja 11 73008 sitä tukee melko jäykästi välimatkan päässä toisistaan olevat sähköä johtavat metalli- tai grafiittiharjänteet 109, jotka on kiinnitetty anodipäätylevyn 103 kantaan tai pohjaan ja ulkonevat siitä. Harjanteiden välit mahdollistavat anolyytin helpon virtauksen, jota anolyyttiä syötetään näiden tilojen pohjaan ja poistetaan niiden yläosasta. Koko päätylevy ja harjanteet voivat olla grafiittia ja vaihtoehtoisesti yksikkö voi muodostua titaanisuojateräksestä tai jostakin muusta sopivasta materiaalista. Anodilevyä 108 vasten tulevat harjanteiden päät voidaan päällystää esim. platinalla sähkökontaktin parantamiseksi, mutta tämä ei ole välttämätöntä ja lisäksi anodilevy 108 voidaan hitsata harjanteisiin 109. Jäykkä rei'itetty anodilevy 108 pysyy tiukasti pystyasennossa. Tämä levy voi olla venytettyä metallia, jossa on ylöspäin viistot aukot, jotka ovat suunnattu poispäin kalvosta (kts. kuvio 4) ohjaamaan nousevat kaasukuplat kohti tilaa 105.Anode 108 is a relatively rigid non-compressible sheet of stretched titanium metal or other perforated anodically resistant substrate, preferably having a non-passivating coating, which may be e.g. a platinum group metal or oxide or oxide alloy. This plate is dimensioned to fit between the side walls of the anode plate and is supported by a relatively rigidly spaced electrically conductive metal or graphite ridges 109 attached to and projecting from the base or bottom of the anode end plate 103. The gaps between the ridges allow easy flow of anolyte, which is fed to the bottom of these spaces and removed from the top of them. The entire end plate and ridges may be graphite and alternatively the unit may be made of titanium shielding steel or some other suitable material. The ends of the ridges against the anode plate 108 can be coated with e.g. platinum to improve electrical contact, but this is not necessary and in addition the anode plate 108 can be welded to the ridges 109. The rigid perforated anode plate 108 remains firmly upright. This plate may be a stretched metal with upwardly sloping openings directed away from the membrane (see Figure 4) to guide the rising gas bubbles towards the space 105.

Edullisemmin jäykän rei'itetyn levyn 108 ja kalvon 105 väliin on sijoitettu titaania tai jotakin muuta venttiilimetallia oleva hienosilmäinen, taipuisa verho 108a, joka on päällystetty ei-passivoitavalla kierroksella, joka on edullisesti jalo-metallia tai johtavia oksideja, joilla on alhainen ylijännite anodireaktiota silmälläpitäen (esim. kloorimuodostus). Hienosilmäinen verho 108a muodostaa kalvoon erittäin pienipinta- 2 alaisia kontaktipisteitä, jolloin niitä on ainakin 30 cm kohti. Tämä verho voidaan pistehitsata karkeaan verkkoon 108, mutta tämä ei ole välttämätöntä.More preferably, a fine mesh, flexible curtain 108a of titanium or other valve metal is interposed between the rigid perforated plate 108 and the membrane 105, coated with a non-passivating circuit, preferably of noble metal or conductive oxides, with a low overvoltage anode reaction e.g. chlorine formation). The fine-mesh curtain 108a forms very small contact points in the film, at least 30 cm away. This curtain can be spot welded to the rough mesh 108, but this is not necessary.

Katodipuolella harjanteet 120 työntyvät ylöspäin katodipääty-levyn 110 pohjasta vain sen osan katoditilan 111 koko syvyydestä. Näitä harjanteita on järjestetty välimatkan päähän toisistaan kennoon muodostamaan yhdensuuntaisia tiloja elektro-lyyttivirtausta varten. Kuten yllä kuvatuissa suoritusmuodoissa, katodipäätylevy ja harjanteet voidaan valmistaa teräksestä tai nikkelirautaseoksesta tai jostakin muusta katodisesti kestävästä materiaalista. Johtaviin harjanteisiin 120 on hitsattu suhteellisen jäykkä painelevy 122, joka on rei'itetty 12 73008 ja mahdollistaa helposti elektrolyytin kierron toiselta nuolelta toiselle. Yleensä nämä aukot tai raot ovat viistossa yöspäin ja poispäin kalvosta tai puristuvasta elektrodista kohti tilaa 111 (kts. myös kuvaa 4). Painelevy on sähköä johtava ja antaa polariteetin elektrodiin ja kohdistaa siihen painetta, ja tämä levy voi olla venytettyä metallia tai raskas verkko, joka muodostuu teräksestä, nikkelistä, kuparista tai niiden seoksista.On the cathode side, the ridges 120 protrude upward from the bottom of the cathode end plate 110 only to a portion of the entire depth of the cathode space 111. These ridges are spaced apart in the cell to form parallel spaces for electrolyte flow. As in the embodiments described above, the cathode end plate and ridges may be made of steel or nickel iron alloy or some other cathodically resistant material. A relatively rigid pressure plate 122 is welded to the conductive ridges 120, which is perforated 12 73008 and allows easy circulation of the electrolyte from one arrow to another. Generally, these openings or slits are inclined overnight and away from the membrane or compressible electrode toward space 111 (see also Figure 4). The pressure plate is electrically conductive and imparts polarity to and applies pressure to the electrode, and this plate may be a stretched metal or a heavy mesh composed of steel, nickel, copper or alloys thereof.

Suhteellisen hieno taipuisa verho 114 puristuu vasten kalvon 105 aktiivipinnan katodipuolta, jolloin verho taipuisuudestaan ja suhteellisesta ohueedestaan johtuen noudattaa kalvon pin- tamuotoa ja tästä syystä anodin 108 muotoa. Tämä verho toimii olennaisesti katodina ja on siis sähköä johtava, esim. nikke- likangasta tai jostain muusta katodisesti kestävästä langasta muodostuva verho ja siinä voi olla vety-ylijännitteeltään alhainen pinta. Verho muodostaa edullisesti pinta-alaltaan erittäin pieniä tiheässä olevia kontaktipisteitä kalvon kanssa, 2 joita on ainakin yli 30 pistettä cm kohti. Katodiverhon 114 ja katodipainelevyn 122 väliin on sovitettu puristuva matto 113.The relatively fine flexible curtain 114 presses against the cathode side of the active surface of the film 105, whereby the curtain, due to its flexibility and relative thinness, follows the surface shape of the film and therefore the shape of the anode 108. This curtain acts essentially as a cathode and is thus an electrically conductive curtain, e.g. made of nickel fabric or some other cathodically resistant wire, and may have a low hydrogen overvoltage surface. The curtain preferably forms very small dense contact points with the film, which are at least more than 30 points per cm. A compressible mat 113 is arranged between the cathode curtain 114 and the cathode pressure plate 122.

Kuvion 3 mukaisesti matto on kiharrettu tai aallotettu silmuk-kalankakudos, joka on edullisesti silmukoiltaan avoin neulottu lanka, jolloin lankasäikeet on neulottu suhteellisen litteään kudokseen keskenään lukittuvin silmukoin. Tämän jälkeen tämä kudos kiharretaan tai poimutetaan aaltomaiseen tai poimutettuun muotoon, jossa aallot ovat lähellä toisiaan, esimerkiksi 0,3 - 2 cm toisistaan, ja puristuvan kudoksen kokonaispaksuus on 5 - 10 mm. Kiharrukset voivat olla polveilevia tai kalan-ruotomallisia ja kudoksen silmukkakoko on karkeampi, eli sen huokoskoko on suurempi kuin verhojen 114.According to Figure 3, the mat is a curled or corrugated looped fish fabric, which is preferably a knitted yarn with open loops, the yarn strands being knitted into a relatively flat fabric with interlocking loops. This fabric is then curled or corrugated into a corrugated or corrugated shape in which the waves are close to each other, for example 0.3 to 2 cm apart, and the total thickness of the compressible fabric is 5 to 10 mm. The curls may be meandering or fish-bone-shaped and the fabric has a coarser loop size, i.e., a larger pore size than the curtains 114.

Kuvion 3 mukaisesti tämä poimutettu kudos 113 on sijoitettu hienompisilmukkaisen verhon 114 ja jäykemmän venytettyä metallia olevan painelevyn 122 väliseen tilaan. Poimut ulottuvat tilan poikki ja puristuneen kudoksen huokoisuussuhde on edelleen edeullisesti suurempi kuin 75 %, edullisesti 73008 13 85 - 96 % kudoksen käyttämästä näennäistilavuudesta. Esitetyllä tavalla aallot ulottuvat pystyyn tai viistoon suuntaan siten, että muodostuu kanavat kaasun ja elektrolyytin virtaamiseksi vapaasti ylöspäin, jolloin kudoksen lanka ei olennaisesti tuki näitä kanavia. Tämä pitää paikkansa jopa silloin, kun aallot ulottuvat kennossa puolelta toiselle, koska aaltojen sivuissa olevat silmukka-aukot mahdollistavat vapaan virtauksen.As shown in Figure 3, this corrugated fabric 113 is located in the space between the finer loop curtain 114 and the stiffer stretched metal pressure plate 122. The corrugations extend across the space and the porosity ratio of the compressed fabric is further preferably greater than 75%, preferably 73008 13 85-96% of the apparent volume used by the fabric. As shown, the waves extend vertically or obliquely so as to form channels for the free upward flow of gas and electrolyte, with the tissue wire not substantially supporting these channels. This is true even when the waves extend from side to side in the cell because the loop openings on the sides of the waves allow free flow.

Päätylevyt 110 ja 103 on kiristetty yhteen ja työntyvät vasten kalvoa 105 tai tiivistettä vasten, joka suojaa kalvoa ulkoilmalta ja joka on sijoitettu päätyseinämien väliin. Puristus-paine painaa poimutetun kudoksen 103 hienompaa verhoa 114 vasten, joka puolestaan painaa kalvon vastakkaista anodia 108 vasten, ja tämä puristus näyttää sallivan alemman kokonais-jännitteen. Suoritettiin koe, jossa puristumattoman kudoksen 113 kokonaispaksuus oli 6 mm ja havaittiin, että virrantihey- 2 dellä 3000 ampeeria per projosoidun elektrodipinnan m saatiin aikaan noin 150 millivoltin jännitteen aleminen, kun puristuva levy puristettiin 4 mm paksuuteen ja myös 2,0 mm:iin yli sen, mikä havaittiin nollapuristuksessa samalle virtatiheydelle.The end plates 110 and 103 are tightened together and project against a film 105 or a seal which protects the film from the outside air and which is placed between the end walls. The compression pressure presses the corrugated fabric 103 against the finer curtain 114, which in turn presses the film against the opposite anode 108, and this compression appears to allow a lower total stress. An experiment was performed in which the total thickness of the uncompressed fabric 113 was 6 mm, and it was found that at a current density of 3,000 amps per projected electrode surface m, a voltage of about 150 millivolts was obtained when the compressible plate was compressed to a thickness of 4 mm and also 2.0 mm above it. , which was observed at zero compression for the same current density.

Nollan ja 4 mm:iin tapahtuvan puristuksen välillä havaittiin vertaileva jännitteen putoaminen 5 - 150 millivolttia. Kennon jännite säilyi käytännöllisesti katsoen vakiona aina noin 2,0 mm puristukseen asti ja alkoi sen jälkeen lievästi nousta puristuksen edetessä alle 2,0 mm, eli 30 %:iin kudoksen al-kuperäispaksuudesta. Tästä aiheutui huomattava energiansäästö, joka voi olla 5 % tai enemmänkin suolaelektrolyysiprosessissa.A comparative voltage drop of 5 to 150 millivolts was observed between zero and 4 mm compression. The cell voltage remained virtually constant up to about 2.0 mm until compression and then began to rise slightly as compression progressed to less than 2.0 mm, i.e., 30% of the original tissue thickness. This resulted in significant energy savings of up to 5% or more in the salt electrolysis process.

Keksinnön mukaisena virrankokoojana käytettäväksi sopivaa neulottua metallikudosta valmistaa Knitmesh Limited, joka on englantilainen yhtiö, jonka toimipaikka on South Croydon,Knitted metal fabric suitable for use as a current collector in accordance with the invention is manufactured by Knitmesh Limited, an English company based in South Croydon,

Surrey, ja neulotun kudoksen koko ja hienousaste voi vaihdella. Sopiva lanka on kooltaan 0,1 -0,7 mm, mutta suurempiin ja pie-nempiinkin lankoihin voidaan turvautua, ja nämä langat neulotaan tai pikemminkin punotaan siten, että muodostuu noin 8-20 aukkolenkkiä tuumaa kohti (2-4 aukkoa cm kohti). Luonnollisesti on selvää, että laajat vaihtelut ovat mahdol- 14 73008 lisiä ja tällöin voidaan käyttää poimutettua lankaverkkoa, jonka hienous on alueella 5 - 100 mesh.Surrey, and the size and fineness of the knitted fabric may vary. A suitable yarn is 0.1-0.7 mm in size, but larger and smaller yarns can be used, and these yarns are knitted or rather braided to form about 8-20 hole loops per inch (2-4 openings per cm). Of course, it is clear that wide variations are possible and in this case a corrugated wire mesh with a fineness in the range of 5 to 100 mesh can be used.

Yhteenkudotut, loimitetut tai punotut metalliarkit aallotetaan toistuvan aaltomaisen rakenteen aikaansaamiseksi tai ne punotaan löysästi tai järjestetään siten, että kudoksen paksuus on 5 - 100 kertaa langan halkaisija, jolloin arkki on kokoonpuristuva. Kuitenkin, koska rakenne on yhteenpunottu ja se rajoittaa liikettä, säilytetään kudoksen elastisuus. Tämä pitää erityisesti paikkansa silloin, kun se aallotetaan tai poimutetaan säännöllisin välein oleviin aaltoihin, kuten esimerkiksi kalanruotorakenne. Haluttaessa voidaan useita kerroksia tällaista punottua kudosta järjestää päällekkäin.The interwoven, warped or braided metal sheets are corrugated to provide a repetitive corrugated structure or are loosely braided or arranged to have a fabric thickness of 5 to 100 times the wire diameter, whereby the sheet is compressible. However, because the structure is intertwined and restricts movement, the elasticity of the tissue is maintained. This is especially true when it is corrugated or corrugated to waves at regular intervals, such as a fishbone structure. If desired, several layers of such braided fabric can be arranged one on top of the other.

Kun käytetään kierukkarakennetta, langan kierukoiden pitäisi olla elastisesti kokonnpuristuvia. Langan halkaisija ja kierukoiden halkaisija on sellainen, että tarvittava kokoonpuristuvuus ja kimmoisuus saadaan aikaan. Kierukan halkaisija on tavallisesti vähintään 10 kertaa langan halkaisija sen ko-koonpuristamattomassa tilassa. Tyydyttävästi on käytetty esim. halkaisijaltaan noin 10 mm kierukoiksi.When using a helical structure, the wire helices should be elastically compressible. The diameter of the wire and the diameter of the coils are such that the required compressibility and resilience are obtained. The diameter of the coil is usually at least 10 times the diameter of the wire in its uncompressed state. It has been used satisfactorily, for example, for helices with a diameter of about 10 mm.

Nikkelilanka on sopiva langan ollessa yllä kuvatulla ja piirustuksissa esitetyllä tavalla katodinen. Kuitenkin voidaan käyttää mitä tahansa metallia, joka kestää katodisyövytystä tai elektrolyyttikorroosiota tai vetyhaurastumista, ja näitä voivat olla ruostumaton teräs, kupari, hopea, päällystetty kupari ja vastaavat.The nickel wire is suitable with the wire being cathodic as described above and shown in the drawings. However, any metal resistant to cathodic etching or electrolyte corrosion or hydrogen embrittlement can be used, and these can be stainless steel, copper, silver, coated copper, and the like.

Vaikka yllä kuvatuissa suoritusmuodoissa kokoonpuristuva kokoaja tai kollektori on esitetty katodisena, on selvää, että kennojen napaisuus voidaan vaihtaa päinvastaiseksi siten, että puristuva kollektori on anodinen. Tässä tapauksessa elektrodilangan pitää luonnollisesti kestää kloorin ja anodin syövytystä ja langat voivat olla venttiilimetallia, kuten esim. titaani tai neobium, joka on edullisesti päällystetty sähköä is 7 3 0 0 8 johtavalla, anodisyövytystä kestävällä, ei-passivoituvalla kerroksella, jollainen voi olla esim. platinaryhmämetalli tai oksidi, bimetallispinelli, perovskiitti jne.Although in the embodiments described above, the compressible collector or collector is shown as cathodic, it is clear that the polarity of the cells can be reversed so that the compressible collector is anodic. In this case, the electrode wire must, of course, withstand the etching of chlorine and the anode, and the wires may be a valve metal, such as titanium or neobium, preferably coated with an electrically conductive, anode corrosion-resistant, non-passivating layer, such as a platinum group metal. or oxide, bimetallic spinel, perovskite, etc.

Joissain tapauksissa kokoonpuristuvan osan sijoittaminen anodipuolelle voi muodostaa ongelman, koska halidielektrolyytin syöttö elektrodikalvorajapintaan voi rajoittua. Kun anodia-lueet eivät pääse riittävästi käsiksi kennon läpivirtaavaan anolyyttiin, halidipitoisuus voi pienentyä paikallisilla alueilla johtuen elektrolyysistä ja sen pienentyessä liikaa pyrkii muodostumaan happea halogeenin asemesta vesielektro-lyysin tuloksena. Tämä vältetään pitämällä elektrodikalvo-kontaktipisteiden pinta-alat pieninä, eli harvoin leveydeltään yli 1,0 mm:nä ja usein alle 0,5 mm ja sama ilmiö voidaan myös tehokkaasti välttää pitämällä puristuvan maton ja kalvon pinnan välissä suhteellisen hienosilmäinen verkko tai verho, jonka silmäkoko on 10 mesh tai enemmän.In some cases, placement of the compressible portion on the anode side can be a problem because the supply of halide electrolyte to the electrode film interface may be limited. When the anode regions do not have sufficient access to the anolyte flowing through the cell, the halide content may decrease in local areas due to electrolysis and as it decreases too much oxygen tends to be formed instead of halogen as a result of water electrolysis. This is avoided by keeping the areas of the electrode film contact points small, i.e. rarely more than 1.0 mm wide and often less than 0.5 mm, and the same phenomenon can also be effectively avoided by keeping a relatively fine mesh or curtain with a mesh size between the compressible mat and the film surface. is 10 mesh or more.

Vaikka nämä ongelmat ovat huomattavat myös katodissa, kohdataan siellä vähemmän vaikeuksia, koska katodireaktio kehittää vetyä eikä sivureaktioita esiinny tuotteiden kehittyessä, vaikka kontaktipisteet olisivat suhteellisen suuriakin, koska vesi ja alkalimetalli-ioni kulkevat kalvon läpi siten,että jopa silloin, kun katodi jonkin verran rajoittaa, on hyvin vähän mahdollista, että sivutuotetta muodostuisi. Tästä syystä on edullista . sijoittaa kokoonpuristuva matto katodipuo-lelle.Although these problems are also significant in the cathode, there are fewer difficulties because the cathode reaction generates hydrogen and no side reactions occur as the products develop, even if the contact points are relatively large because water and alkali metal ion pass through the membrane so that even when the cathode somewhat restricts, it is very unlikely that a by-product would form. For this reason, it is advantageous. place the compressible mat on the cathode side.

Aiemmin mainitun kantahakemuksen patenttijulkaisun selityosan erityisessä osassa on esitetty useita elektrolyysikennoston suoritusmuotoja, joissa on käytetty keksinnön mukaista elektrodia .In a specific part of the explanatory part of the patent publication of the aforementioned parent application, several embodiments of an electrolysis cell using an electrode according to the invention are shown.

Claims (3)

1. Elektrodi kalvotyyppiseen elektrolyysikennoon kloori-alkali-elektrolyysiä varten, jossa kennossa anodit (8, 108) ja katodit (13, 14; 114, 113, 122) on erotettu toisistaan ioninvaihtokal-volla (5, 105), ja anodeilla ja katodeilla on verkkomainen rakenne, joka on tehty elektrolyyttiä kestävästä metallista ja päällystetty elektrokatalyyttistä materiaalia olevalla kalvolla, mainitun verkkomaisen rakenteen ollessa sähköisesti yhdistetty kannatuselimeen sähkövirran syöttämiseksi siihen, jolloin ionin-vaihtokalvo (5, 105) on tuettu puristamalla vasten anodi- tai ka-todielektrodia, tunnettu siitä, että elektrodi, jota vasten kalvo (5, 105) on puristettu, muodostuu tasomaisesta, karkeasilmäisestä, jäykästä metalliverkosta (13, 113, 122; 108) ja hienosilmäisestä, joustavasta metalliverkosta (14, 114; 108a), joka on olennaisesti ohuempi kuin jäykkä verkko ja jolla 2 hienosilmäisellä verkolla on ainakin 1,5 silmää/cm eli silmä- 2 koko on pienempi kuin 0,65 cm sijoitettuna yli tasomaisen, korkeasilmäisen jäykän metalliverkon ja sähköisessä kosketuksessa sen kanssa, jolloin mainittu hienosilmäinen joustava verkko on asetettu suoraan vasten ioninvaihtokalvoa (5, 105), jota se tukee.An electrode for a film-type electrolysis cell for chlor-alkali electrolysis, wherein the anodes (8, 108) and the cathodes (13, 14; 114, 113, 122) are separated by an ion exchange membrane (5, 105), and the anodes and cathodes have a reticulated structure made of an electrolyte-resistant metal and coated with a film of an electrocatalytic material, said reticulated structure being electrically connected to a support member for supplying an electric current thereto, the ion exchange membrane (5, 105) being supported by pressing against an anode or cathode electrode, that the electrode against which the film (5, 105) is pressed consists of a planar, coarse-mesh, rigid metal mesh (13, 113, 122; 108) and a fine-mesh, flexible metal mesh (14, 114; 108a) which is substantially thinner than the rigid mesh and having 2 fine-meshed nets of at least 1,5 meshes / cm, ie a mesh size of less than 0,65 cm placed over a planar a high-mesh rigid metal mesh and in electrical contact therewith, said fine-mesh flexible mesh being placed directly against the ion exchange membrane (5, 105) which it supports. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen elektrodi, tunnettu siitä, että ainoastaan hienosilmäinen, joustava metalliverkko (14, 114; 108a) on päällystetty elektrokatalyyttisellä kalvolla.Electrode according to Claim 1, characterized in that only the fine-meshed, flexible metal mesh (14, 114; 108a) is coated with an electrocatalytic film. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen elektrodi, tunnet-t u siitä, että hienosilmäinen, joustava metalliverkko (14, 114; 108a) on pistehitsattu tasomaiseen, karkeasilmäiseen jäykkään metalliverkkoon.Electrode according to Claim 1 or 2, characterized in that the fine-meshed, flexible metal mesh (14, 114; 108a) is spot-welded into a planar, coarse-mesh rigid metal mesh.