用于隔膜电解槽的可扩张阳极的利记博彩app

专利名称：用于隔膜电解槽的可扩张阳极的利记博彩app
发明描述氯气和苛性钠从氯化钠溶液的生产，铝从熔盐和电冶金的生产现在是具有工业相关性的主要电化学工艺。特别地，氯-苛性钠(或通常氯-碱)电解根据三种类型技术，即汞阴极、隔膜和膜技术进行。后面类型的电解是最先进的和考虑到更低的电能成本和接近零的环境影响，从几年来成为新装置建造的唯一选择，而汞阴极和隔膜技术在已经还清债务的装置中应用，其中更高的变量成本至少部分由更低的固定成本平衡。为使这些装置的操作在增加的电能价格和对人健康和环境的关注增加的状况下是可接受的，在最近一些年来观察到持续的技术改进，它在隔膜技术的情况下导致作为先前使用的石棉替代物的惰性纤维基隔膜的开发和导致阴极和阳极设计的改进，目的在于降低电能消耗。
集中注意力于阳极设计，特别观察到所谓″箱″阳极由可扩张类型阳极的替代，该可扩张类型阳极具有非必要受控作用的强制扩张设备。
作为旧石墨阳极的替代物出现的″箱″阳极由具有开口，折迭以形成空箱(名称的来处)形作为矩形基础棱柱，该旧石墨阳极基本保持外部形状(参见例如US 3,591,483)。在电解槽组装期间，阳极，它在多个平行排中固定到支持和电流分布基底，在对应的阴极排之间插入，也成形为由穿孔片或金属丝网形成的平箱，该穿孔片或金属丝网由多孔隔膜涂覆，该隔膜如先前所述由聚合物粘结剂稳定化的惰性纤维组成。此插入操作是相当精致的，为避免隔膜由行程损害或对阳极摩擦，相同的阳极比在带隔膜的阴极排之间的现有间隙具有可感知较低的宽度。因此在操作期间，在阳极和隔膜之间存在的可感知间隙(指标性地6-8mm)需要高电压，与其对应的是高电能消耗。
为克服不方便，特别地增长的电能价格的重负担，引入形状还为平箱，但具有两个固定到扩张设备(扩张器)的主要表面的可扩张阳极，该扩张设备由具有弹性的钛片组成。采用此方式表面具有某些移动性，这样允许它们在扩张器的推动下精确地接近或远离同时相互保持平行(参见例如US 3,674,676)。特别地，当组装电解池时，由合适的保持器将阳极保持在限定的位置，因此呈现出降低的宽度，能防止对隔膜的损害。一旦在阴极排之间布置好阳极，取出保持器，留下阳极表面在结构的固有弹性作用下自由扩张。由于在阴极排之间组装阳极的阶段中，电解池没有覆盖物，和因此对阳极的接近是完全自由的，保持器取出并没有任何特定的难度。
尽管可以调节此类阳极的扩张以将由具有小孔和催化涂料的片组成的主要表面与隔膜表面直接接触，但在工业实践中优选保持约3mm的间隙，以基本防止可能由片和隔膜之间的不可避免粗糙产生的损害，片的开口便宜地由机械扩张获得，和隔膜的硬度相当适当。指标性地，使用1mm厚钛片作为开始材料获得扩张片，调节扩张以产生典型长菱形形状的开口，该开口的对角线是约10-15mm长。需要1mm的开始片的厚度以保证足够的导电，和因此均匀的电流分布这样的1mm厚度又对于机械扩张，施加长菱形开口对角线的以上看到的尺寸。采用这些尺寸，不能避免阳极表面进入隔膜的部分渗透，导致对它们整体性的进一步损害。通常在阳极的可移动表面和隔膜之间以塑料棒或按钮的形式引入定距片保证约3毫米的安全距离。
阳极进一步具有盐水再循环机构，该机构的目的在于使氯化物到阳极表面催化涂料的质量传递顺利以促进氯气释放同时抑制氧气的释放，氧气是反应的典型副产物。这些再循环机构由合适的内部导管组成，该导管由″箱″-类型阳极中引入的片产生，如在US 4,138,295中公开的那样，或由扩张器的适当成形产生，如在US 5,593,555中提出精确用于可扩张类型阳极提出的那样。在US 5,066,378中，提出特别有效的再循环设备，该设备包括在可扩张阳极顶部上安装和连接到位于阳极自身内部的下行管的挡板该挡板，它产生在催化涂料上产生的氯气泡的快速聚并，允许达到快速脱气而不产生泡沫和因此增强盐水再循环的强度。
由于在正好位于隔膜表面和阳极表面之间的盐水膜内部的电阻位降，在扩张之后在隔膜表面和阳极表面之间的有限距离需要更高的槽电压假定这样膜中的气体含量不实质上影响盐水的电阻率，可以确定3mm的间隙(如以上所述由通常用于工业实践的定距片施加)对应于约0.1伏的电阻位降。当隔膜是仍然大量使用的基于由全氟化类型聚合物粘结剂机械稳定的石棉纤维的类型时，真实电阻位降结果相当高和接近0.3伏。当将它们与水溶液，特别是温度为约80-100℃的工艺盐水接触放置时，此严重的负面状况由这些类型隔膜进行的显着溶胀产生隔膜实际上占据阳极-隔膜间隙的一致部分并因此通过其而发生离子迁移的盐水体积大大降低，因此对于施加给定电流电阻位降会增加。尽管仍然存在，在更现代的隔膜情况下现象更低，其中如上所述，石棉纤维由惰性纤维，例如由全氟化聚合物材料和无机氧化物如氧化锆组成的惰性纤维替代。
为消除或在任何情况下降低以上所示的电阻位降，优选是适于压缩隔膜以强制它保持它的初始厚度实际未改变的设备。特别地，US5,534,122公开了另外的弹性组件，提供该组件以在可扩张阳极中插入发现的目的是对可移动的阳极表面赋予压缩力以足够补偿在溶胀阶段中由隔膜施加的推动，因此防止厚度增加。如上看到的那样，在由扩张片组成的表面，不可避免相当粗糙的表面施加的压缩作用下损害精致隔膜的问题通过采取复合结构解决，该复合结构包括低厚度，例如0.3-0.5mm的扩张压扁片，对于该压扁片用于它扩张的机械加工允许容易地产生具有降低的对角线长度，例如3和5mm，并固定到现有技术更高厚度和更宽开口的片的长菱形开口。将催化涂料施加到扩张片或至少施加到薄片两者。采用复合结构，对两个组件片分配特定的功用，特别地具有小尺寸开口的薄片的目的是通过施加更分布的压缩力阻断隔膜溶胀此特征，与表面的规则性一起，由于压扁处理而基本没有粗糙一起保证不对隔膜产生显着的损害。向未压扁的更厚片指定的任务是最优分布电流同时防止单独采用薄片不可避免的变形。在2000A/m2的电流密度下操作和装配具有刚刚所述复合结构的阳极和装配用于盐水再循环的机构，例如根据US 5,534,122的机构的隔膜氯-碱电解槽的特征为比具有根据现有技术的阳极和定距片的槽电压低0.1-0.15伏的电压。这样确定的有趣结果然而劣于约0.3伏的先前所示的希望数值。
在US 4,013,525中描述由宽度为7mm，相互间隔4mm的垂直板组成的阳极装配此类型阳极和在2000A/m2下工作的隔膜氯-碱电解槽的电压结果是比基于目前技术的槽电压好约0.3伏。由该隔膜维持了1.5-3mm的间隙，显然防止了由与板边缘接触产生的机械损害。在板之间的这种间隙和相当相关的距离不阻碍操作中隔膜的溶胀因此，至少原则上合理的是可以进一步改进US 4,013,525的电压。
具有由多个平行板组成的表面的垂直阳极的结构优化的例子在US 4,642,173和EP 0203 224中给出。
US 4,642,173公开了通常没有隔板特定用于电冶金槽的阳极，特别考虑了由电解表面放大产生的正面效应，该表面放大由给定外部体积的催化剂涂覆板的表面产生特别是，声称每单位外部体积面积的这种放大为4-20，和优选6-14。
在EP 0 203 224中描述了由垂直平行板组成的等同电极结构，提出其优化涉及催化剂涂覆表面的放大和涉及操作中释放的气体的抽出两者为达到后面的目的，指示在板宽度及其距离之间的比例必须分别保持为0.8-0.6和0.2-0.7。特别是，提供1-2mm厚度和3-5mm宽度的板的使用。电极可用于许多电化学应用和特别是在隔膜电解槽中作为阳极(和可选地作为阴极)，及如已经看到的那样，板边缘距隔膜一定的距离布置以防止机械损害。
适于作为膜氯-碱电解槽中阳极工作的相似结构(它然而也可用于隔膜电解槽)在US 5,290,410中呈现在此情况下结构包括多个具有催化涂料和在导电载体上焊接的垂直条，该载体具有盐水的自由通路在优选的实施方案中条是直径为0.1-3mm，间隔距离为直径0.5-2倍的棒。在文本中具体指示阳极可以与离子交换膜直接接触放置。
在US 4,469,577中提出由水平布置和从由结构自身确定的垂直平面倾斜的合适轮廓的板组成的结构，该结构具有催化涂料。此特定种类的电极允许离子交换膜的适当扩张，采用该交换膜可以在膜氯-碱电解槽中接触。显然的是此电极，不象刚刚所述的类型，不能与隔膜直接接触放置，否则会在扩张设备推动下它会穿透该隔膜，产生与它边缘之间的机械损害。
从现有技术的以上报导的分析可以清楚的是，当范围是将能量消耗(kWh/吨氯气)最小化时，目的在于放大具有催化涂料的表面和促进产物气体的抽出和电解溶液的再循环开发的已知类型电极结构并不适于作为阳极在隔膜氯-碱电解槽中安装。
此目的是在本发明的基础，本发明的第一方面涉及具有隔板和特别地，尽管不仅限于，用于隔膜氯-碱电解槽的电解槽电极和更特别地涉及具有至少一个可移动表面的阳极结构，该表面适于在隔膜氯-碱电解槽中与隔膜自身直接接触安装而没有任何机械损害的危险。
在本发明的第二方面，可移动表面具有能够产生盐水有效局部再循环的元件。
在本发明的第三方面公开了具有隔板，特别地用于隔膜氯-碱电解槽，能够保证电解电压实质降低的电解槽用阳极。
在第四方面本发明的阳极的特征为产生具有更低氧含量的氯气。
在最后的方面本发明的阳极的特征为降低每吨产物氯气的电能消耗。
因此，根据本权利要求1，本发明涉及用于由隔板分成阳极室和阴极室的电解槽的电极结构，该电极结构包括至少一个适于与隔板接触放置和具有对其重叠的更厚组件和更薄组件的可移动表面，更厚组件通常是平面的和更薄组件是具有开口的薄片或薄丝网。本发明的电极结构的特征在于仅更厚组件具有催化涂料。与现有技术相反，仅下面的更厚组件是催化剂涂覆的而更薄组件，即直接面对隔板的最外组件保持未涂覆。
本发明的电极结构其它优选实施方案在从属权利要求中定义。
本发明也涉及包括至少一个本发明的电极结构的氯-碱膜或隔膜电解槽。
最后，本发明涉及在这样电解槽中进行的氯-碱电解方法，方法的特征为在2500A/m2的电流密度下电压不高于3伏和氯气中的氧含量不高于2％。
在如下描述中讨论本发明的这些和其它特别方面。
附图描述参考以下列出的附图描述本发明-

图1a根据本发明的阳极的三维视图，其所具有的两个主要可移动表面之每个由更高厚度的组件组成和基本由来自多个水平板的平面展开，该水平板关于垂直平面倾斜和由进一步薄的多孔层，例如形式为穿孔片、扩张片、丝网、烧结材料层，施加在多个板的外边缘上。
-图1b沿图1a的X-X线的截面的侧视图。
-图1c沿图1a的Y-Y线的截面的顶视图。
-图1d具有扩张器的集流杆单独的三维视图。
-图2a图1a板结构的特定实施方案的前视图。
-图2b沿图2a的W-W线的截面的侧视图。
-图3a根据本发明的阳极的三维视图，及两个主要可移动表面之一由更高厚度的组件组成和基本由来自多个水平板的平面展开和由进一步薄的多孔层，例如形式为穿孔片、扩张片、丝网、烧结材料层，施加在多个板的外边缘上。
-图3b沿图3a的K-K线的截面的侧视图。
-图3c沿图3a的Z-Z线的截面的顶视图。
-图4a本发明的阳极进一步实施方案的三维视图，及两个可移动表面之一由更厚的多孔片，例如穿孔片、扩张片、丝网、烧结材料与对其施加，形式也为穿孔片、扩张片、丝网、烧结材料层的第二薄多孔片组成。
-图4b沿图4a的S-S线的截面的侧视图。
-图4c沿图4a的T-T线的截面的顶视图。
发明详述尽管本发明最有代表之处为在各种具有隔板的电解槽上适于作为阳极和/或阴极安装的电极结构，为了描述上的简便但不希望由此限制本发明的范围，在如下内容中参考使用此结构作为隔膜氯-碱电解槽中的阳极进行说明，它构成了有显著工业兴趣的应用领域。
本发明人在他们寻找适于在隔膜氯-碱电解槽中在低电压下起作用的阳极结构，氯气中的降低氧含量和每吨产物低能量消耗，和没有隔膜损害危险，测试了在如下内容中描述的新颖类型阳极结构。
第一种类型的结构在图1a中的三维视图中呈现，其中(1)指示由具有耐腐蚀金属外部层如钛、铌、钽的高度导电金属如铜的芯构成的集流杆，(2)指示具有螺纹部分以允许在支撑阳极片(未表示)上固定的杆根部，(3)指示由弹性元件构成的扩张器，它允许在电解槽组装期间将两个主要表面保持在附着于集流杆的受限位置和在操作期间将两个主要表面带到扩张位置，即与集流杆分开和与隔膜表面(未显示)直接接触，如本领域专家所已知的那样，(4)指出多个平行水平板，它固定到支撑条(6)，该支撑条又固定到形成两个主表面之一的扩张器的边缘，另一个主表面由轮廓(10)示意，(5)指示由扩张压扁片构成的薄多孔层，该压扁片例如由焊接连接到板(4)的边缘。在图1b和1c的详细情况中描绘了图1a的阳极分别沿线X-X和Y-Y作为侧视图和顶视图的两个截面。为了更好的理解，在图1d中在三维中呈现具有末端部件(2)和扩张器(3)而没有它们的主要表面的集流杆(1)。为了更好起作用，图1的阳极优选具有在US 5,534,122中公开的另外扩张元件。
在图2a和2b分别作为前视图和作为沿W-W线的截面的侧视图，显示了图1a的多个板的具体实施方案。在此实施方案中，这些水平板由如下方式获得在片(7)上以平行和偏移水平排的方式产生合适长度的切口，随后在与切口相对应处变形片(7)以形成称为″百叶窗几何形状″的多个板。此结构的优点由非常快速的制造过程给出，该过程不需要各单独板的组装。在设置开口的片上固定扩张压扁薄片(5)，如已经针对图1a的阳极看到的那样。片(7)和薄片(5)的组合体又固定到扩张器(未表示)，如在图1a的阳极情况下看到的那样。
图3d再现阳极结构实施方案的三维视图，其中(1)指示如已经看到的具有螺纹根部(2)用于固定到阳极支撑片(未表示)的集流杆，(3)指示扩张器，(8)指示多个由水平条(9)支撑，并固定到支撑条(6)的垂直板，支撑条(6)又固定到扩张器(3)；再次，另一主要表面由轮廓(10)示意。多个垂直板(8)最终支撑着扩张压扁的薄片(5)。图3b和3c分别显示图3a沿K-K和Z-Z线的两个截面的侧视图和顶视图。
最后，图4a示出了阳极结构另一个实施方案的三维视图，其中采用相同的识别数字指示先前实施方案的共同部件更高厚度的组件由具有开口(11)的片构成，该片，例如由焊接连接到以上示出的薄片(5)。图4b和4c分别显示图4a沿S-S和T-T线的两个截面的侧视图和顶视图。
以上公开的阳极结构在实验室隔膜电解槽中安装，该电解槽具有13厘米宽度和100厘米长度的活性区域，装配基于由聚四氟乙烯作为粘结剂稳定的石棉纤维的隔膜，该隔膜沉积在由US 5,534,122的实施例中公开的碳钢丝网组成的阴极上。电解槽在2500A/m2的电流密度下，在90-95℃下操作，采用包含315g/l氯化钠和0.5mg/l钙+镁的精制的盐水进料和采用包含约125g/l苛性钠和约190g/l残余氯化钠的出口电解质操作。采用的阳极结构具有如下几何特征-类型A图2a所示类型，由如下方式获得的一些水平板在1毫米厚的片上，以平行和错开的水平排各水平排间隔2.5毫米产生15毫米长的切口，然后在每个切口相应处变形这样的预切割片而形成所谓的″百叶窗″几何形状的多个板，这些板关于垂直平面倾斜30°。从0.5毫米厚的片获得、扩张和压扁及形成对角线为3和5毫米的长菱形开口的薄片。
-类型B图3a中所示类型，4毫米宽，1毫米厚，间隔4毫米的垂直板。等同于用于类型A的阳极结构的薄片。
-用作参考结构的类型C，根据US 5,534,122的公开内容构成，由等同于用于以上类型A和B的一种薄片重叠在，由扩张获得而无压扁的变形且具有对角线分别为10和15毫米的长菱形开口的1毫米厚片材上(图4a)。
将采用的催化涂料，该催化涂料基于通常用于隔膜氯-碱电解槽阳极的配制剂和由钌和钛氧化物的混合物组成，仅施加到薄片(阳极A1，B1)，施加到薄片和板两者(阳极A2，B2)，仅施加到板(阳极A3，B3)。涉及类型C时，将涂料至少施加到薄片(C1)或施加两个片，薄片和更厚片(C2)上。
获得的结果可以总结如下-阳极A1。槽电压在250小时操作之后2.9伏缓慢及时升高到3.2伏，及没有进一步的变化直到测试结束(780小时)，氯气中的氧含量几乎恒定在约3.5％。
-阳极A2。槽电压在200小时操作之后2.9伏缓慢及时升高到3.0伏，及没有进一步的变化直到测试结束(850小时)，氯气中的氧含量平均值为3.2％波动-阳极A3.槽电压3.0伏在测试过程中实际恒定(990小时)，氯气中的氧含量约2％-阳极B1。槽电压在操作的最初200小时内2.8伏恒定升高到3.1伏，及没有进一步的变化直到拆卸电解槽(770小时)，氯气中的氧含量约3.3％，及小量的波动。
-阳极B2。槽电压2.8伏升高到3.0伏，数值几乎不变化直到测试结束(770小时)，氯气中的氧含量约3.1％-阳极B3。槽电压2.9伏实际在测试过程中不变化(1050小时)，氯气中的氧含量1.8％-阳极C1e C2。槽电压2.9伏及在150小时之后增加到3.3伏及没有进一步可感觉变化直到测试结束(750小时)，氯气中的氧含量3.7％，在时间中相当恒定。
来自测试的状况原则上是令人惊奇的，这是由于关于电压，更好的结果应当采用类型A2和B2的阳极获得，该阳极明显具有更高总体表面积与催化涂料。事实上，这地于初始电压是发生了，它然而随时间增加到基本相似于装配类型A3和B3的阳极的电解槽的榻压。如果在由扩张设备施加的压力的影响下，尽管发生薄片进入隔膜表面的适当穿透也许可以解释相似的行为采用此方式，会遮蔽含有相关催化涂料的表面的一部分。此外，在涂料和隔膜之间的接触可以在隔膜内部引入一此氧气泡(氯气应当由从阴极侧扩散的碱度吸收)，能够至少部分阻碍电流的通过。进一步的负面因素可能由电流分布中的不均匀性表现，当薄片网孔与隔膜接触或甚至部分穿透它内部时，电流分布倾向于在隔膜内部对应于薄片网孔处聚焦。实际上在一定时间之后，依赖于隔膜的加工条件和性质，类型A2和B2阳极的行为最终与阳极A3和B3的行为一致，该阳极A3和B3仅在板上施加催化涂料。
以上所述的内容也能帮助理解阳极A1和B1的功能，很显然它是最差的在此情况下，由于仅对薄片施加催化涂料，必然引起电流传输的遮蔽和部分妨碍的负面效果最大化，催化涂料的补偿作用在所述板上没有时不能起作用。
关于阳极A3和B3，由于催化剂涂覆的板表面距离隔膜的位置对应于薄片厚度的一个距离，显然能预料到由于盐水中更高的电阻位降而获得相对高的电压。事实上，电流沿所述板的侧表面再分布使得当距离隔膜的距离随电阻位降的平行降低而增加时它的密度急剧降低，它因此导致基本低于希望的数值。
与族A的等同物相比族B的阳极的更好行为可能是相对于采用水平板，采用垂直板结构能有更好盐水再循环更好的再循环事实上也在更遮蔽的区域中确定更快的盐水替代，对总体操作电压有有利影响。
除电压数值以外，氯气中的氧含量具有极大的实际利益氧气事实上是副产物，它的形成是能量的无用浪费，因此每吨氯气的能量消耗增加。此外，过度的氧气水平可以在使用氯气的下游工艺中引起问题。
所有阳极A1，A2，B1，B2的氯气中更高氧含量特性也许可以通过如下情况解释一部分的苛性钠迁移回阳极室，在隔膜中建立碱性pH情况，可能能够也延伸到附着于相同隔膜表面的盐水膜。具有催化涂料和由扩张设备与隔膜保持接触的薄片实际上与碱性盐水直接接触导致在测试期间记录到氧气释放甚至会达到相对高的水平。如果所述薄片穿透(即使是部分)隔膜表面，氧气产生会进一步增加。
在阳极A3和B3的情形薄片，或等同结构例如相同厚度的丝网没有催化涂料，它仅施加到其中碱度不能达到的板，被局部湍流分散。与采用A3类型阳极相比采用B3类型阳极更低的氯气中氧含量结果也可以由更高的局部湍流证明，该湍流由相对于水平板的垂直板支撑。
如前所述，氯气中的氧含量有特定的重要性，这是由于它直接影响每吨产物氯气的氧气消耗。特别地，不考虑收率损失的其它因素，对于阳极B3的2300kWh的这样消耗结果，与涉及阳极B2的2450kWh消耗相比在采用的那些类型中是较好的类型，阳极B2为第二好的性能。
关于阳极C1和C2(现有技术)，相关行为(能量消耗2650kWh)明显地为分别比由类型A1，A2，A3，B1，B2和B3显示的那些小的数值。考虑到先前提出的工作假设，特别地考虑到与水平和垂直板的一个特性相比由更厚片网支撑的较少有效局部再循环，可以较好解释此结果。较不有效的再循环导致结构的更遮蔽区域中更低的盐水替代与氯化物的因此耗减，它是更高电压和氯气中更高氧含量的原因。
为了测试完成起见，本发明人也证实指示为C3，等同于C1和C2的阳极结构的起功能，及差异在于催化涂料的施加限于仅更厚的片。记录3.1伏的槽电压及在测试过程(800小时)中随着从初始2.4％到最终2.5％缓慢升高氯气中氧含量没有可感觉的变化。因此此阳极，即使特征为不特别辉煌的表现，但也高于现有技术的阳极Cl和C2，对于所有的目的可以考虑为本发明的实施方案，尽管较不是优选的。
最后，根据本发明的阳极，由薄多孔层，例如具有开口和压扁且结合到能够促进盐水局部再循环的更高厚度的多孔组件，如多个水平或垂直板的片，与仅施加到这样组件的催化涂料组成，以令人满意的方式达到以下初始提出的目的低槽电压，氯气中的低氧含量，与氯-碱电解槽的隔膜接触而机械损害的危险可忽略不计。
本发明的几个变化是可能的，如对本领域专家清楚的确定结果。用于例示的目的列出这些结果的一些-当隔膜是无石棉和由惰性纤维，例如氟化聚合物如聚四氟乙烯和/或无机材料如氧化锆组成，由化学耐隔膜氯-碱电解槽操作条件的粘结剂稳定的惰性纤维组成时，表征由薄扩张压扁片(或同等平面结构例如丝网)和涉及有利于盐水局部再循环的结构组成的阳极的优点，也可采用刚刚边缘的变化获得。
-薄片或同等结构可以由金属或聚合物组成，优选亲水化以防止气泡的粘合。
-薄片或同等结构的厚度可以为0.1-1毫米，优选0.3-0.5毫米。
-薄片在开口间隙和由构造材料占据的表面之间的比例可以为至少50％，优选至少70％，甚至更优选至少90％。高的比例数据允许避免采用过度的电阻位降增加产生电流的局部集中。典型的尺寸，尽管不是限制性的，是构造材料部分的宽度0.2-0.8毫米，例如0.5毫米，主和次对角线分别为1-5和3-7毫米长，例如3和5毫米的长菱形开口。
-薄片可以直接位于隔膜上而不是固定到阳极结构。在此情况下在扩张设备推动下由阳极结构施加的压力确定本发明的阳极起作用要求的在结构自身和薄片之间的紧密接触。
-涉及促进盐水局部再循环的结构优选由水平或垂直板组成，该板的厚度，间距和宽度必须根据操作条件，特别地采用的电流密度，和根据隔膜类型优化。原则上，也考虑获得最高可能涂覆表面和最好电流分配的方便，由低厚度和低间距板组成的结构结果是有利的。为促进构造可假定最小厚度应当为约0.3毫米，和最小间距约1毫米，而宽度由阳极可允许的宽度限制，它尽管在限制的部分必须可以容易地在槽阴极指之间插入。在实施例中，公开了包括15毫米水平板的结构，该水平板由1毫米厚片的变形获得，但同样可以采用不同的宽度，例如对于从厚度为0.3-2毫米的片获得的板，5-30毫米。也已经公开了2.5毫米的最优间距，但1-5毫米的数值也允许有利地实施本发明。关于采用垂直板的结构，公开了1毫米厚板，与4毫米的宽度和间距，但对于宽度和间距为2-10毫米的板也可以采用0.3-2毫米的厚度。
-采用每侧约0.7-1m2的工业尺寸阳极，可能难以在隔膜上施加均匀的压力，该隔膜的表面可呈现平面性缺陷。为排除此问题，将阳极有利地细分成单独的区段，每个区段固定到扩张器扩张器的弹性允许较少的倾斜，它促进更均匀的接触，和因此改进的压缩分配，甚至采用由可感觉的平面性的不匀度表征的隔膜。
由于优选由垂直或水平板屏组成的结构也可以容易地安装在先前使用的阳极上，本发明不仅仅涉及仅新构造的阳极相关的过程提供旧扩张片的分离，该扩张片的催化涂料耗尽，扩张器的末端部件从先前焊接片残渣的清洁，由固定到支撑条组成和具有催化涂料的屏的构造，屏到扩张器末端部件的焊接，及在薄片由金属制成的情况下最终的步骤例如由焊接表示。
当新构造的阳极在延长的操作之后损失它们的催化活性之后遵循完全同等的过程。作为替代选择，可以设想通过仅分离薄片和在它的位置固定具有催化涂料的高厚度的扩张片和在其上，在面对隔膜的位置，薄片或没有催化涂料的同等网恢复催化活性。此复合结构对应于先前确定为C3的电极类型然而在此情况下，性能应当证明由板结构的存在改进，在该板结构后面，甚至采用耗尽的催化涂料，仍然促进有效的局部再循环，如以上所见对于保持槽电压和氯气中氧含量在低水平是决定性的。
本描述不应当理解为限制本发明，本发明可以根据进一步不同的实施方案实施而不背离其范围，和其程度仅由所附的权利要求定义。
在本发明的描述和权利要求中，词语″包括(comprise)″和它的变化如″包括(comprising)″和″包括(comprises)″不希望排除其它元件或另外元件的存在。
权利要求
1.用于由隔板分成阳极室和阴极室的电解槽的电极结构，包括至少一个适于与隔板接触放置并具有一较厚组件和与较厚组件重叠的较薄组件的可移动表面，较厚组件通常是平面的而较薄组件是具有开口的薄片或薄丝网，其特征在于仅该较厚组件具有催化涂料。
2.如权利要求1的结构，其特征为是阳极结构，其中隔板是用于氯-碱电解槽的隔膜或膜，该催化涂料包括用于氯气放出的催化剂。
3.如权利要求1或2的结构，其中该较高厚度的组件由多个垂直和平行板组成。
4.如权利要求3的结构，其中该垂直板的宽度为2-10毫米，厚度为0.3-2毫米和间距为2-10毫米。
5.如权利要求1或2的结构，其中该较高厚度的组件由多个水平和平行板组成。
6.如权利要求5的结构，其中所述板的厚度为至少0.3毫米和相互间隔至少1毫米。
7.如权利要求5的结构，其中该水平板以间隔1-5毫米的平行和偏置排布置，每个该板是5-30毫米长，该板由0.3-2毫米厚的片变形而获得。
8.如权利要求1或2的结构，其中该更高厚度的组件由具有开口的片组成。
9.如权利要求8的结构，其中该具有开口的片是未压扁的扩张片。
10.如先前权利要求的结构，其中该具有开口的薄片是未压扁的扩张片或穿孔片或烧结的多孔层。
11.如权利要求10的结构，其中该未压扁的扩张片是0.2-0.8毫米厚，并具有主对角线为3-7毫米和次对角线为1-5毫米的长菱形开口。
12.如先前权利要求的结构，其中该具有开口的薄片在开口间隙和总几何区域之间的比例至少等于0.5。
13.如权利要求12的结构，其中在开口间隙和总几何区域之间的该比例至少等于0.9。
14.如先前权利要求的结构，其中该具有开口的薄片由耐腐蚀金属或在该电解槽操作条件下稳定的聚合物材料制成。
15.如权利要求14的结构，其中该耐腐蚀金属由钛或钛合金组成。
16.如权利要求14的结构，其中该聚合物材料由非必要亲水化的氟化聚合物组成。
17.如先前权利要求的结构，其中将该具有开口或薄丝网的薄片固定到该较高厚度的组件。
18.如先前权利要求的结构，其中将该具有开口或薄丝网的薄片与隔板接触放置。
19.一种氯-碱膜或隔膜电解槽，至少包括先前权利要求的结构。
20.在权利要求19的电解槽中进行氯-碱电解方法，其特征为在2500A/m2的电流密度下电压不高于3伏，氯气中的氧含量不高于2％。
21.在此基本参考附图描述的用于电解槽的电极结构。
全文摘要
本发明描述了用于具有隔板的电解槽，特别地用于隔膜氯－碱电解槽的阳极结构，该结构由至少一个适于与隔板接触放置的可移动表面组成。可移动表面包括与更低厚度的多孔层(5)，例如具有开口的薄片接触的更高厚度的组件(4)，和特征为如下事实仅将催化涂料施加到更低厚度的多孔层。更高厚度的组件具有基本平面的展开和包括能够促进电解质局部再循环的组件。
文档编号C25B11/03GK1813082SQ200480017682
公开日2006年8月2日 申请日期2004年6月23日 优先权日2003年6月24日
发明者G·梅内吉尼, C·莫加纳 申请人:德·诺拉电极股份公司