[发明专利]用于渗滤电解槽的弹性电流分配器

说明书

技术领域

本发明涉及用于工业电解过程的电解槽，并且特别涉及包含被离 子交换膜分隔开的阳极隔室和阴极隔室的电解槽，其中一个或两个隔 室配备有气体扩散电极并且工艺电解液流过渗滤器或等效的多孔元 件。

背景技术

在下面的描述中，将提到适用于去极化的氯-碱电解的电解槽，即 碱金属氯化物盐水电解的过程，其中析氢阴极反应受到抑制从而有利 于气体扩散阴极上的氧消耗反应，例如EP1033419所公开的；然而， 本发明并不局限于氯-碱电解槽，其可用于任何采用气体扩散电极的工 业电化学过程。

特别先进类型的去极化氯-碱电解槽在本领域中是公知的，其中在 重力作用下工艺电解液流过适宜的多孔平面元件或渗滤器：例如 WO/0157290中公开了这种类型的电解槽。在这种类型的电解槽中，典 型地存在由钛壳体获得的阳极隔室，其中供应碱金属氯化物的浓盐水 并包含具有析氯催化涂层的钛阳极，并且阴极隔室由镍阴极壳体限定； 该两个隔室被阳离子交换膜分隔开。在工艺中产生的苛性钠因重力流 动穿过插入在阴极隔室中的多孔元件，所述多孔元件一侧与离子交换 膜接触，另一侧与气体扩散阴极接触。换句话说，当阳极是通过选自 本领域公知的适当金属结构(例如肋板阵列)与阳极壳体电连接和机 械连接的刚性金属元件时，阴极是由银网、碳布或其它类型的非自支 撑等效结构获得的薄多孔元件。因此，从阳极壳体的后壁至气体扩散 电极的电流传递因提供更大移位接触和能够机械支撑电极的结构而必 然受到影响。为改善电化学性质，还必须以特定压力(例如0.1到 0.5kg/cm²)将阴极推至渗滤器，以便在帮助限制循环的液体电解液的 同时允许电连续性。为满足所有上述条件，现有技术的电解槽具有依 赖于两种不同元件的电流馈送系统：第一，构成阴极壳体一部分的刚 性集流体，其可由例如肋板阵列构成，如在阳极侧；第二，位于刚性 集流体和气体扩散电极之间的金属丝网，在适当压缩条件下，该金属 丝网能够将足够的压力传递至气体扩散电极由此保证期望的电连续 性。等同方法用于改进传统型氯-碱电解槽，以使其适用于渗滤型去极 化过程，例如WO 03/102271的图2所说明：在这种情况下，初始的电 解槽阴极充当集流体，同时镍丝网(弹性集流体)充当刚性集流体和 气体扩散电极之间的电流传输的中间元件，所述初始电解槽阴极是本 领域中公知的由镍或钢制成的用于析氢的金属电极。

然而，上述方法也会带来一些不便，妨碍了这种类型电解槽的商 业化：二元件型电流传输系统事实上涉及过高成本和厚度、安装困难 和丝网(特别是周围区域)尺寸控制困难、难以控制变形和弹性力， 此外当然还存在增加接触界面从而并不特别有利于欧姆电压降，例如 丝网和气体扩散电极之间的界面。

发明内容

本发明的一个目的是提供被离子交换膜隔开并且配备有用于电解 液循环的渗滤元件和气体扩散电极的电解槽，克服了现有技术的局限。

在另一方面，本发明的一个目的是提供用于电解槽的改良电流馈 送系统，该电解槽具有气体扩散电极和渗滤器。