NO116199B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for elektrolyse av vandige oppløsninger under anvendelse av porøse depolariserte katoder.

Ved visse elektrolyser i oppløsning oppstår, der en polarisering

av elektrodene som tilsvarer et ikke ubetydelig energitap. Dette er så meget mere beklagelig, som denne energi, når den utfoldes ved katoden, ofte omsettes i rent tap ved en frigjørelse av hydrogen, som ofte er vanskelig å utnytte. Det er foreslått å anvende porøse katoder for depolarisering med oksygen for å begrense dette energitap. Disse katoder består av porøse elementer mbd katalytiske egenskaper og tilføres fra innsiden med oksygen eller en oksygenholdig gass, som diffunderer gjennom elektroden på grunn av dennes porøse struktur. Således undertrykkes frigjørelsen av hydrogen.

Denne teknikk som avledes fra brenselcelleteknikken, tillater å gjenvinne litt av den energi som går til spille ved frigjørelsen av hydrogen. Men der er stadig vanskeligheter med å anvende den industrielt på grunn av dimensjonen av de nødvendige elektroder.

Der er en viss risiko for at katoden, "druknes", dvs. at der trenger væske inn i katodens indre gjennom dens porøse vegger. Videre er elektrolysens vegger heterogen i høyderetningen, når elektroden anbringes loddrett, hvilket vanligvis er tilfelle. Foreliggende oppfinnelse har til formål å lette disse vanskeligheter ved elektrolyse med depolariserende elektroder.

Oppfinnelsen angår en forbedring ved loddrette/ porøse katoder til depolarisering ved en oksygenholdig gass, f.eks. luft, og dens anvendelse i vandige elektrolyseceller, især sådanne som er bestemt til fremstilling av alkaliklorater.

Ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen anvendes en katode

som ved sin nederste del, fortrinnsvis i et nivå nedenfor dens aktive overflate, er forsynt med regelmessig fordelte, kalibrerte hull, hvorigjennom bobler av den depolariserende gass, som tilføres katodens indre, slippes ut. Dette prinsipp er like anvendelig på en sylind-risk loddrett elektrode, som arbeider med hele sin utad vendende overflate (hullene er fordelt rundt hele grunnflatens omkrets), og på

en kasseformet elektrode, som har to plane aktive sider forbundet vanntett ved deres kanter (hullene er da fordelt i samme nivå på

hver side).

Elektrodens indre rom har forøvrig øverst en utstrømningsåpning for gass ved reguleringsventil og manometer. Kontrollen med den luft-iaengde som kommer inn i elektroden, og med den øvre utgang for gassen kombinert med kalibreringen av hullene gjør det mulig å innstille gasstrykket mot elektrolytten gjennom elektrodens porer og den mengde av gass som stiger opp gjennom badet mellom elektrodene.

En av de interessante sider ved denne elektrodeinnretning er den homogenisering av elektrolysebadet i de vanskelig tilgjengelige rom mellom elektrodene som den tillater. Gassboblene erstatter i denne henseende den frigjøring av hydrogen ved katoden, som under trykkes ved anvendelse av depolariseringskatoden. Homogeniseringen av badet, et meget viktig element ved elektrolysens gode funksjon, er således gjenskapt. Ytterligere er denne omrøring av badet regulerbar.

En annen fordel ved elektrodeinnretningen er lettheten ved tømming og utvasking av elektroden i det tilfelle hvor den er blitt fylt og impregnert med elektrolytt som følge av en utilsiktet stansing av tilførselen av depolariseringsgass. Da elektroden i alminnelighet er hydrofob, er vasking og skylling med bløtt vann i visse tilfelle tilstrekkelig til igjen å sette den i funksjonsdyktig stand. Foreliggende elektrode, som ved sin øverste del er forsynt med et utstyr for innføring av vann under trykk, som kommer ut i den nederste del av det sentrale rom, gjør det mulig å utføre vasking og skylling på stedet under utmerkede betingelser. Det innblåses luft for å utdrive elektrolytten gjennom de nederste kalibrerte hull, og etter innstilling av ventilen i den øvre luftavgang, fylles deretter elektrodens indre rom med vann og dette vann presses ut med luft under trykk. Denne operasjon gjentas så mange ganger det er nødvendig, og ventilen i luftavgangen stilles tilbake til sin opprinnelige stilling før den normale funksjon gjenopptas.

Hvis elektrolytten har oppholdt seg i katodens indre lenge nok

til at krystaller sperrer hullene, suges elektrolytten først inn i katodens indre og deretter erstattes den med rent vann for å oppløse krystallproppene. Denne utførelse tillater vasking av katoden uten demontering.

Tegningen viser skjematisk et snitt gjennom en bestemt utførelses-form for den katode som anvendes i henhold til oppfinnelsen, med tilhørende deler. Depolariseringskatoden 1 består av to porøse plater med en tykkelse på 3 mm. Den samlede porøsitet er omtrent 50$ og porene har diametre mellom 2 og 10 u. Disse plater holdes sammen av et metallskjelett som eventuelt er beskyttet av et lag med isolerende plast. Bunnen av det indre rom 2 har vegger med en tykkelse av 1 mm. Den er gjennombrudt av hull 3 med en diameter på 0,1 mm i en avstand fra hverandre på 5 - 10 om. Lufttilførselen 4 er forsynt med en strømningsmåler 5. Luftavgangen 6 bærer et manometer 7 og en reguleringsventil 8. 9 er et lite rør til innføring av vann eller til suging med en hane 10. Gjennom hullene 3 utgår luftbobler 11 som, idet de stiger opp til overflaten, homogeniserer elektrolysebadet 12.

De følgende eksempler tjener til å belyse oppfinnelsen.

Eksempel 1.

En katode av den på tegningen viste type ble anvendt til fremstilling av natriumklorat. Den arbeider med en strømtetthet på

4 A/dm i en elektrolytt med sammensetningen:

og med tetthet 1,33. Elektrolyseapparatet er utstyrt med grafitt-anoder. De porøse plater består av sintrede sølvplater med dimen-sjonene 80 x 80 x 3 mm samlet på messingrammer og loddet med tinn. Loddingen og rammen er overtrukket med en akrylplast. Samlingen

av de porøse plater og rammen har en høyde på 820 mm og en bredde på 250 mm. Det nedre rom bærer på hver side tre huller med en diameter på 0,1 mm.

Verdiene for katodepotensialet øverst og nederst på katoden og av grensespenningen i det tilfelle, hvor katoden fungerer normalt, ble bestemt og sammenlignet med verdiene bestemt med en identisk katode, men uten kalibrerte huller i den nederste del.

Den omrøring som frembringes ved innblåsing av luft ved elektrodens nederste del frembringer homogenisering av elektrolytten. Inn-retningens effektivitet måles ved den gevinst, som bestemmes av verdien for elektrolyseapparatets grensespenning. En annen fordel ved homogeniteten, som ikke viser seg her, er likeledes velkjent for fabrikanter av klorater. Det dreier seg da om den oppnådde forbedring av Paraday-utbyttet. Mellom en ikke omrørt celle og en omrørt celle kan det ofte bestemmes en forskjell i utbyttet på 5$

i det homogeniserte bads favør.

Eksempel 2

Først druknes en elektrode identisk med den, som er beskrevet i eksempel 1, ved å avbryte lufttilførselen i 10 min. Elektrolytten trer inn i det indre rom og fyller det nesten fullstendig. Etter 10 min. forløp innføres luft under et trykk av 500 g/cm . Elektrodens indre rom er tømt på 11 min. og 3 min. etter trer luftbobler ut av de kalibrerte hull. Katoden fungerer deretter med en lufttilførsel på 120 l/t under et trykk på 330 g/cm<2>.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for elektrolyse av vandige oppløsninger, særlig med sikte på fremstilling av alkalimetallklorater, under anvendelse av loddrette/ porøse/ depolariserende katoder, karakterisert ved at det benyttes katoder hvis nederste del, fortrinnsvis i et nivå nedenfor deres aktive overflate, er forsynt med regelmessig fordelte kalibrerte hull, hvorigjennom en del av den i katodene innførte gass slipper ut.