ITMI20071375A1

ITMI20071375A1 - Collettore di corrente elastico per celle elettrochimiche

Info

Publication number: ITMI20071375A1
Application number: IT001375A
Authority: IT
Inventors: Leonello Carrettin; Dario Oldani; Angelo Ottaviani; Michele Perego
Original assignee: Uhdenora Spa
Priority date: 2007-07-10
Filing date: 2007-07-10
Publication date: 2009-01-11
Also published as: JP2010533239A; US8372255B2; RU2455395C2; EP2165008A2; EP2165008B1; RU2010104466A; KR101581730B1; KR20150104216A; US20100108537A1; CA2693114C; CA2693114A1; BRPI0813701A2; WO2009007366A3; CN101688318B; WO2009007366A2; JP5695418B2; KR20100053535A; CN101688318A

Description

DESCRIZIONE DI INVENZIONE INDUSTRIALE

AMBITO DELL’INVENZIONE

La presente invenzione è relativa a in collettore di corrente elastico elettricamente conduttivo, utile per celle di elettrolisi, in particolare celle di elettrolisi a diaframma o a membrana a scambio ionico provviste di anodo e catodo in intimo contatto con il diaframma o membrana.

STATO DELLA TECNICA

Nei processi industriali noti di elettrolisi sono frequentemente utilizzate celle di elettrolisi suddivise da un diaframma in due comparti contenenti ciascuno un elettrodo, dove tali celle hanno come elemento comune la necessità di mantenere un elettrodo in contatto con il separatore, l’altro elettrodo funzionante come supporto rigido del separatore stesso. Nel caso specifico in cui il separatore è un diaframma o una membrana a scambio ionico, il disegno di cella delineato risulta largamente applicato nella elettrolisi cloro-alcali, che come è noto rappresenta uno dei pochi processi elettrochimici contraddistinti da ampia applicazione industriale. Nel caso del processo cloro-alcali il disegno base utilizzato prevede che il comparto anodico contenga generalmente un anodo rigido costituito da una lamiera perforata o una lamiera espansa o una rete in titanio rivestite con un film superficiale elettrocatalitico per l’evoluzione di cloro comprendente ossidi di metalli nobili e sia alimentato con una soluzione concentrata di un cloruro alcalino, nel caso più comune cloruro di sodio.

La struttura del comparto catodico può prevedere diversi tipi di arrangiamento meccanico.

Nella versione descritta ad esempio in US 5,225,060 il comparto catodico, alimentato con una soluzione di soda caustica, contiene un catodo rigido costituito da una lamiera perforata o una lamiera espansa o una rete in nickel, opzionalmente dotate di film elettrocatalitico per l’evoluzione di idrogeno. La membrana a scambio ionico è installata fra anodo e catodo e poiché la pressione del comparto catodico è normalmente maggiore della pressione del comparto anodico, la membrana viene mantenuta compressa contro l’anodo dal differenziale di pressione così creato. Poiché sia l’anodo che il catodo sono costituiti da strutture planari rigide parallele, è necessario mantenere una certa distanza minima fra le due superfici prospicienti per evitare che le inevitabili deviazioni dall’ideale parallelismo possano portare le superfici dell’anodo e del catodo in contemporaneo contatto con la membrana: in queste condizioni la pressione di contatto non sarebbe controllabile e la membrana potrebbe essere danneggiata in modo pesante. La necessità di mantenere una certa distanza fra le due superfici anodica e catodica, indicativamente di 2 - 3 mm, comporta che la tensione di cella risulti penalizzata da una componente legata alla caduta ohmica generata dalla corrente nell’attraversamento della fase liquida compresa fra catodo e membrana: poiché la tensione di cella è direttamente proporzionale al consumo energetico, normalmente espresso in kWh/t di cloro o di soda caustica, ne consegue un’economia complessiva del processo sensibilmente sfavorita.

Per superare questo problema il disegno della cella cloro-alcali a membrana ha subito una importante evoluzione nel tempo che si è concretizzata in strutture catodiche in grado di portare la superficie del catodo in contatto con la membrana sotto pressioni di contatto moderate e predefinite.

Una prima famiglia di celle, descritta ad esempio in US 5,254,233 e US 5,360,526, prevede che il catodo sotto forma di lamiera perforata o lamiera espansa o rete sia fissato su supporti elastici costituiti da molle di vario disegno a loro volta fissate su un distributore di corrente planare o direttamente su una parete della cella: le molle, al momento deN’assemblaggio della cella, comprimono il catodo contro la membrana con una pressione definita solo dalle caratteristiche elastiche delle molle stesse e dalle deviazioni delle distanze anodo - distributore di corrente o parete di cella generate dalle inevitabili tolleranze di costruzione. L’inconveniente di questa soluzione costruttiva è rappresentato dalla lamiera o rete che deve presentare una certa rigidità per consentire alle molle di lavorare in modo corretto: ne consegue che il contatto uniforme catodo - membrana richiede una perfetta planarità di entrambe le superfici, dell’anodo che supporta la membrana e del catodo pressato contro quest’ultima dalle molle. Questa planarità non è ragionevolmente ottenibile con catodi e anodi di grandi dimensioni adatti ad essere installati sulle celle di elevata capacità produttiva normalmente impiegate nei moderni impianti industriali. Pertanto, anche se la superficie del catodo è portata a contattare la superficie della membrana, esistono tuttavia aree dove le due superfici rimangono di fatto separate, con la conseguenza di una disomogenea distribuzione di corrente e di un consumo energetico che si mantiene al di sopra dei valori attesi.

Una seconda famiglia di celle, descritta ad esempio in US 4,444,632 e US 5,599,430, è diretta a superare gli inconvenienti legati alla rigidità della lamiera o rete catodica di US 5,254,233 e US 5,360,526 utilizzando come catodo una sottile lamiera perforata o lamiera espansa o rete dotate di elevata flessibilità e quindi in grado di adattarsi bene quando pressate contro la superficie della membrana supportata dall’anodo rigido anche se quest’ultimo è caratterizzato da un profilo superficiale non perfettamente planare. La struttura molto flessibile del catodo comporta come prima conseguenza che le molle della tecnica nota descritta in US 5,254,233 e US 5,360,526 non possono più essere utilmente impiegate in quanto la loro azione meccanica non sarebbe trasferita in modo uniforme su tutta la superficie catodica. Per questa ragione nei documenti citati viene descritto l'impiego di strati elastici planari assimilabili a molle distribuite. Questi strati sono costituiti da elementi planari formati per tessitura di fili di nickel e successivamente corrugati: questi elementi sono sovrapposti in numero di almeno due a formare strutture elastiche, con le corrugazioni preferibilmente incrociate in modo da minimizzare l’interpenetrazione, e possono essere racchiusi fra due ulteriori tessuti planari di fili. Una costruzione alternativa prevede che lo strato planare sia costituito da almeno due elementi sovrapposti formati da spirali di filo interconnesse. Nei disegni di cella noti gli strati elastici sopra descritti fanno parte di un pacchetto catodico comprendente normalmente un distributore rigido di corrente costruito con lamiera perforata o lamiera espansa o rete in nickel di adeguato spessore, lo strato elastico e, come già detto, una sottile e altamente flessibile lamiera perforata o lamiera espansa o rete in nickel opzionalmente dotata di un film elettrocatalitico per l’evoluzione di idrogeno. Nel momento in cui i due comparti, catodico e anodico, sono assiemati a formare la cella, lo strato elastico descritto risulta parzialmente compresso ed esercita pertanto una pressione sul catodo sottile e flessibile che a sua volta viene compresso contro la membrana supportata dall’anodo rigido: poiché lo strato elastico è in contatto in una molteplicità di punti con il catodo, la compressione che viene esercitata sulla membrana è sostanzialmente distribuita ed inoltre la flessibilità del catodo assicura che questo si adatti completamente al profilo della membrana. Lo scopo della struttura piuttosto complessa degli strati è di cercare di garantire un comportamento elastico contraddistinto da linearità e da moderato coefficiente angolare della relazione che lega la compressione esercitata nello stato parzialmente compresso al relativo schiacciamento: queste caratteristiche sono necessarie in quanto solo in questo modo è possibile garantire una buona omogeneità di compressione catodo -membrana intorno a valori modesti, in grado di assicurare l’integrità della membrana. Questo obiettivo, tuttavia, è solo parzialmente realizzato con le strutture elastiche accennate, essenzialmente per l’impossibilità di evitare completamente l’interpenetrazione fra i vari elementi di filo con la conseguenza di una inevitabile variabilità locale della compressione esercitata suN’assieme catodo - membrana con il raggiungimento di punte di compressione pericolose per la desiderabile conservazione della membrana. Inoltre, strutture complesse come quelle sopra descritte presentano costi di produzione elevati e una complessità di installazione, entrambi poco compatibili con l’economia dei processi industriali. Questi inconvenienti sono in parte superati da WO 03/048422, dove gli elementi planari corrugati e sovrapposti con le corrugazioni incrociate sono racchiusi in una calza planare formata da fili tessuti: la calza che contiene al suo interno i due elementi corrugati costituisce infatti un insieme più facilmente manipolabile e installabile in cella. Rimane tuttavia il problema del costo elevato e delle caratteristiche meccaniche e del coefficiente angolare della relazione compressione -schiacciamento maggiore di quanto desiderato.

L’esame della tecnica anteriore sopra riportato indica la necessità di sviluppare un collettore di corrente elastico caratterizzato da un modesto coefficiente angolare della relazione compressione - schiacciamento su un ampio campo di valori di schiacciamento, da semplicità di installazione e da costi contenuti, adatto ad essere installato in una cella di elettrolisi.

Sotto un primo aspetto la presente invenzione è relativa a un collettore di corrente elastico costituito da un insieme comprendente un elemento formato da un tessuto ottenuto tramite intrecciatura o tessitura di una molteplicità di primi insiemi di fili metallici con una molteplicità di singoli fili metallici o di secondi insiemi di fili metallici e successivamente corrugato con formazione di corrugazioni sostanzialmente parallele, detto elemento essendo ulteriormente accoppiato ad almeno un tessuto o calza planare ottenuto mediante tessitura di singolo filo.

Sotto un altro aspetto l’invenzione è diretta ad una cella elettrolitica contenente il collettore elastico secondo l’invenzione.

Sotto un ulteriore aspetto finale l’invenzione è diretta all’uso della cella elettrolitica comprendente il collettore elastico secondo l’invenzione in un processo di elettrolisi cloro-alcali.

DESCRIZIONE RIASSUNTIVA DELLE FIGURE

- La figura 1 è una vista laterale di una cella di elettrolisi incorporante un collettore di corrente elastico.

- La figura 2 è una vista tridimensionale dall’alto di un componente del collettore di corrente secondo una forma di realizzazione dell’invenzione.

- La figura 3 mostra la relazione fra compressione e spessore relativa al collettore dell’invenzione costituito dall’accoppiamento del componente della figura 2 ad una calza planare formata per tessitura di singolo filo.

- La figura 4 mostra la relazione fra compressione e spessore relativa ad un collettore della tecnica nota ottenuto per corrugazione di un tessuto prodotto per tessitura di singoli fili.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLE FIGURE

Il collettore elastico di corrente secondo l’invenzione è adatto ad essere installato nel tipo di cella di elettrolisi raffigurata schematicamente in Figura 1. La cella è indicata con 1 e comprende due gusci 2 e 5 che una volta serrati reciprocamente tramite mezzi di fissaggio, ad esempio costituiti da un insieme di bulloni 15, racchiudono un separatore 14, ad esempio costituito da un diaframma o membrana a scambio ionico. Il guscio 2 contiene un elettrodo rigido 8 costituito da una superficie planare rigida provvista di aperture, che in una forma di realizzazione è costituita da almeno un componente scelto dal gruppo delle lamiere perforate, lamiere espanse e reti di fili intrecciati e connessa ad un conduttore di corrente 9 da collegare ad uno dei due poli di un raddrizzatore esterno non raffigurato. Il guscio 2 è inoltre fornito di bocchelli 4 e 3, rispettivamente per l’alimentazione della soluzione da elettrolizzare e per l’estrazione della soluzione elettrolitica esausta miscelata agli eventuali gas formati sull’elettrodo 8 durante il funzionamento: in una versione molto applicata nella pratica industriale l’elettrodo 8 supporta il separatore 14 con il quale si viene a trovare in contatto al momento del serraggio dei bulloni 15 ed eventualmente per effetto di un differenziale di pressione creato fra i due comparti. Il guscio 5 comprende un pacchetto elettrodico che in una forma di realizzazione è formato da tre componenti, un portacorrente rigido 12, un elettrodo flessibile 10 e interposto fra i due un collettore elastico 11 allo stato parzialmente compresso. Al momento del serraggio dei bulloni 15 l’azione esercitata dal collettore elastico sulle due superfici contrapposte del distributore di corrente rigido e dell’elettrodo flessibile comprime quest’ultimo contro il separatore 14 supportato dall’elettrodo 8. Il portacorrente rigido 12, connesso ad un conduttore elettrico 13 da collegare all’altro dei due poli del raddrizzatore esterno, è costituito da una superficie planare dotata di aperture, come ad esempio una lamiera perforata, una lamiera espansa o una rete di fili intrecciati. L’elettrodo flessibile 10 è formato da una superficie sottile provvista di aperture, come ad esempio lamiere perforate o espanse o reti di fli. Infine il collettore di corrente 11 è costituito da uno strato di opportuno spessore formato da fili metallici intrecciati o intessuti che, nello stato parzialmente compresso, presenta elasticità sufficiente ad assicurare la continuità elettrica e in particolare la distribuzione uniforme della continuità elettrica su tutto lo sviluppo del portacorrente 12 e dell’elettrodo 10, anche se le superfici del portacorrente 12 e del separatore 14 supportato dall’elettrodo 8 presentano deviazioni dall’ideale parallelismo, causate dalle inevitabili tolleranze meccaniche che caratterizzano la costruzione delle celle industriali.

Il guscio 5 è inoltre fornito di bocchelli 7 e 6, rispettivamente per l’alimentazione della soluzione da elettrolizzare e per l’estrazione della soluzione elettrolitica esausta miscelata agli eventuali gas formati sull’elettrodo 10.

Una applicazione di particolare rilievo della cella di Figura 1 è rappresentata dal suo utilizzo nel processo cloro-alcali e più in particolare nel processo di elettrolisi di salamoia di cloruro sodico con produzione di cloro e soda caustica, cui si farà riferimento nella parte seguente del testo per maggiore semplicità di esposizione, anche si intende che l’ambito dell’invenzione è esteso a tutti quei tipi di elettrolisi che richiedano l’impiego di celle divise da un separatore, ad esempio in forma di diaframma o membrana. Nel caso di celle a membrana utilizzate per l’elettrolisi cloroalcali il guscio 2, comunemente costruito in titanio, delimita il comparto anodico con i due bocchelli destinati rispettivamente alla alimentazione di una soluzione concentrata di cloruro di sodio e allo scarico della soluzione diluita e del cloro formato dall’elettrodo 8 durante l’esercizio, dove tale elettrodo funziona come anodo ed è costruito in titanio rivestito con un film elettrocatalitico per lo sviluppo di cloro a base di ossidi di metalli del gruppo del platino. Il guscio 5 è comunemente realizzato in nickel e delimita il comparto catodico i cui bocchelli sono impiegati per l’alimentazione di soda caustica diluita e lo scarico di soda caustica concentrata miscelata ad idrogeno prodotto sull’elettrodo 10, dove tale elettrodo funziona da catodo. Il catodo e il portacorrente 12 sono normalmente costruiti in nickel, mentre il collettore di corrente è ottenuto intrecciando o intessendo fili di nickel. Inoltre il catodo è preferibilmente dotato di un rivestimento elettrocatalitico per lo sviluppo di idrogeno a base di metalli del gruppo del platino o di loro ossidi.

E’ evidente che il collettore elastico è il componente più critico del pacchetto elettrodico in quanto ad esso sono richieste caratteristiche in parte conflittuali, e in particolare:

- distribuzione omogenea della pressione su entrambe le superfici dell’elettrodo flessibile in contatto con la membrana e del portacorrente rigido per consentire una distribuzione uniforme della corrente elettrica sull'insieme elettrodo flessibile - membrana

- compressione esercitata sull’elettrodo flessibile e sul portacorrente rigido sufficiente a minimizzare la resistenza elettrica di contatto, come necessario per ottenere ridotte tensioni di cella in condizioni di funzionamento con alte densità di corrente, ma d’altra parte non eccessiva per evitare di danneggiare la membrana 14. L’esperienza pratica indica che il valore della compressione in grado di dare un soddisfacente comportamento in esercizio è preferibilmente compreso fra 50 e 300 g/cm<2>e ancora più preferibilmente fra 100 e 200 g/cm<2>

- maglia formata dai fili metallici intrecciati o intessuti sufficientemente ampia da permettere un facile flusso dei gas prodotti sull’elettrodo 10 e un efficiente ricambio dell’elettrolita

- diametro dei fili intrecciati o intessuti superiore ad un valore soglia minimo in grado di assicurare la conservazione di una sostanziale frazione dell’elasticità originale dopo apertura della cella durante interventi di manutenzione, ma anche minore di un secondo valore soglia oltre il quale la compressione raggiungerebbe livelli pericolosi per l’integrità della membrana.

Delle precedenti condizioni le prime due, che sono particolarmente importanti per il prolungato funzionamento senza problemi della cella, sono realizzabili solo quando il collettore elastico presenta un valore piuttosto ridotto del coefficiente angolare della caratteristica compressione - spessore (o schiacciamento).

Si è sorprendentemente trovato che le condizioni sopra indicate, tutte necessarie per garantire il funzionamento ottimale delle celle di elettrolisi dei tipo raffigurato in Figura 1 , sono soddisfate contemporaneamente quando il collettore elastico 11 comprende secondo l’invenzione uno strato prodotto tramite intrecciatura o tessitura di una molteplicità di primi insiemi di fili metallici, nel caso più semplice prime coppie di fili metallici, con una molteplicità di singoli fili o in una alternativa preferita con una ulteriore molteplicità di secondi insiemi di fili metallici, nel caso più semplice seconde coppie di fili metallici, a formare un foglio planare o in una possibile alternativa una calza che viene successivamente schiacciata a formare anch’essa un foglio planare con le due superfici in reciproco contatto. Lo strato è quindi corrugato mediante compressione con un apposito strumento meccanico in modo da realizzare corrugazioni, preferibilmente corrugazioni disposte in modo da formare un disegno a lisca di pesce. La Figura 2 rappresenta una vista dall’alto in tre dimensioni di un tipo di strato secondo l’invenzione ottenuto mediante intrecciatura di una molteplicità di prime coppie di fili di nickel, di cui solo due per semplicità di rappresentazione sono indicate con 16, con una molteplicità di seconde coppie di fili di nickel di cui solo due per semplicità di rappresentazione sono indicate con 17.

18 e 19 identificano due delle corrugazioni rappresentate dalle linee tratteggiate. Lo strato corrugato è infine accoppiato con un foglio planare o con una calza ottenuti intrecciando o tessendo singoli fili (non raffigurati nella Figura 2): nel caso specifico della calza, questa può essere schiacciata a formare un foglio planare o in alternativa 10 strato corrugato è inserito al suo interno con formazione di una struttura complessiva generalmente planare. La calza dello strato elastico e la calza da accoppiare allo strato come sopra indicato hanno il vantaggio rispetto al semplice foglio di essere costituite da un intreccio o da un tessuto continuo di fili privi di apici liberi che potrebbero danneggiare la membrana, apici che sono invece presenti lungo 11 perimetro del foglio. L’accoppiamento dello strato corrugato con il foglio o calza planare ha lo scopo di aumentare il numero di punti di contatto fra strato corrugato e rispettivamente catodo flessibile e distributore rigido di corrente con lo scopo di realizzare una omogenea distribuzione della compressione anche su scala locale e di minimizzare la resistenza elettrica complessiva ottenendo così minori valori della tensione di cella e del consumo di energia elettrica. Quando il collettore di corrente dell’invenzione è installato in una cella del tipo schematizzato in Figura 1 , il foglio o calza planare sono inseriti fra lo strato corrugato e il catodo flessibile o, in una configurazione meno preferita, fra lo strato corrugato e il distributore di corrente. In una forma di realizzazione lo strato corrugato è introdotto all’interno della calza le cui due superfici planari risultano perciò comprese rispettivamente fra strato corrugato e catodo flessibile e fra strato corrugato e distributore di corrente.

L’obiettivo di ottimale funzionamento della cella comprendente il collettore elastico secondo l’invenzione viene realizzato in modo particolarmente soddisfacente quando vengano osservate le seguenti ulteriori condizioni preferenziali:

- diametro del filo di nickel dello strato corrugato compreso fra 0.08 e 0.30 mm, preferibilmente fra 0.12 e 0.20 mm

- strato corrugato formato dall'intrecciatura o tessitura delle molteplicità di primi e secondi insiemi di fili secondo una maglia generalmente quadrangolare con lati indipendentemente compresi fra 4 e 8 mm

- distanza fra i fili di ogni singolo insieme dello strato corrugato non superiore a 2 mm

- passo delle corrugazioni dello strato corrugato compreso fra 2 e 20 mm e preferibilmente fra 5 e 15 mm

- altezza dello strato corrugato nella condizione non compressa compresa fra 2 e 15 mm, e preferibilmente fra 5 e 10 mm

- altezza dello strato corrugato nella condizione compressa compresa fra 1 e 10 mm e preferibilmente fra 2 e 6 mm

- diametro del filo di nickel dell’addizionale foglio o calza planari compreso fra 0.08 e 0.30 mm

- foglio planare o calza di maglia generalmente quadrangolare con lati indipendentemente compresi fra 2 e 6 mm

- relazione compressione - spessore contraddistinta da un coefficiente angolare inferiore a 300 g/cm<2>. mm

Nella Figura 3 è rappresentata la caratteristica compressione - spessore del collettore elastico per un collettore realizzato secondo l’invenzione. In particolare il collettore elastico comprende uno strato corrugato ottenuto per intrecciatura di due molteplicità di prime e seconde coppie di fili di nickel aventi diametro uguale a 0.16 mm, e caratterizzato da una maglia generalmente quadrangolare avente lati di 6 mm, da distanza nulla fra i fili di ciascuna coppia, da corrugazioni con passo di 10 mm e da altezza non compressa iniziale di 6.5 mm; il collettore comprende inoltre come componente addizionale una calza schiacciata a formare un foglio planare e ottenuta per tessitura di filo di nickel avente diametro di 0.16 mm con formazione di una maglia generalmente quadrangolare con lati di 5 mm. Come è evidente dalla Figura 3 il collettore dell’invenzione dopo l’iniziale compressione indicata con 20 mantiene nel tempo un comportamento elastico ripetibile identificato come 21 caratterizzato da compressione compresa fra 50 e 150 g/cm<2>in corrispondenza di valori di spessore del collettore da 4.5 a 3.8 mm, con un coefficiente angolare di soli 200 g/cm<2>. mm. La conseguenza immediata di questa situazione è che anche nelle frazioni di area del distributore di corrente e dell’anodo rigido, caratterizzate da valori massimi di deviazione del parallelismo generate dalla combinazione più sfavorevole delle tolleranze meccaniche di costruzione, la compressione esercitata dal collettore dell’invenzione sul distributore di corrente e sul catodo e quindi sulla membrana si mantiene sempre compresa nel campo ottimale: pertanto viene garantito un esercizio prolungato senza danneggiamenti delle membrane e con minima resistenza ohmica di contatto fra collettore e distributore di corrente e catodo, che permette di ottenere tensioni di cella e consumi di energia particolarmente bassi.

Il confronto del comportamento del collettore dell’invenzione con il comportamento di collettori della tecnica nota è esemplificato nella Figura 4 che rappresenta la caratteristica compressione - spessore del collettore per il caso di collettore costruito secondo US 4,444,632: il collettore ha altezza iniziale non compressa di 6.5 cm ed è costituito da due strati corrugati sovrapposti, con ciascuno strato ottenuto mediante tessitura di un singolo filo di nickel avente diametro di 0.16 mm a formare una maglia generalmente quadrangolare avente lati di 6 mm, e con le corrugazioni disposte con un passo di 10 mm. L’analisi della caratteristica di Figura 4, in cui 22 e 23 identificano rispettivamente l’iniziale compressione e la regione del comportamento elastico ripetibile, indica che il coefficiente angolare ha il valore piuttosto elevato di 400 g/cm<2>. mm: come conseguenza le variazioni di spessore del collettore causate dalle deviazioni dal parallelismo fra elettrodo rigido e distributore di corrente rigido sono in grado di portare, nei casi di combinazioni più sfavorevoli delle tolleranze meccaniche, a compressioni superiori a 150 g/cm<2>con aumento della probabilità di danneggiamento della membrana o minore di 50 g/cm<2>con probabile aumento della resistenza elettrica di contatto fra collettore e distributore rigido e fra collettore e catodo, con conseguente aumento della tensione di cella e del consumo di energia elettrica.

Una ulteriore caratteristica vantaggiosa del collettore dell’invenzione è rappresentata dalla facilità di installazione in cella visto che esso è costituito da un singolo elemento (singolo strato corrugato o strato corrugato racchiuso in una calza) o al massimo da due componenti (strato corrugato accoppiato a un singolo foglio o calza schiacciata). Nella tecnica nota si fa frequentemente ricorso a collettori costituiti da una pluralità di strati corrugati separati ottenuti per intrecciatura o tessitura di singoli fili: simili tipi di strati sono caratterizzati da modesta stabilità meccanica e da conseguente difficoltà di fissaggio in cella.

La precedente descrizione non intende limitare l’invenzione, che può essere messa in pratica secondo diverse forme di realizzazione senza per questo discostarsi dagli scopi e la cui portata è univocamente definita dalle rivendicazioni allegate.

Nella descrizione e nelle rivendicazioni della presente domanda la parola “comprendere” e le sue variazioni quali “comprendente” e “comprende” non escludono la presenza di altri elementi, componenti o stadi di processo aggiuntivi. La discussione di documenti, atti, materiali, apparati, articoli e simili è inclusa nel testo al solo scopo di fornire un contesto alla presente invenzione; non è comunque da intendersi che questa materia o parte di essa costituisse una conoscenza generale nel campo relativo all’invenzione prima della data di priorità di ciascuna delle rivendicazioni allegate alla presente domanda.

Claims

RIVENDICAZIONI 1 . Collettore di corrente adatto a lavorare in una condizione parzialmente compressa in una cella elettrochimica a diaframma o membrana che comprende almeno uno strato ottenuto tramite intrecciatura o tessitura di una molteplicità di primi insiemi di fili metallici con una molteplicità di singoli fili metallici o di secondi insiemi di fili metallici e provvisto di corrugazioni generalmente parallele.
2. Il collettore della rivendicazione 1 ove dette molteplicità di primi insiemi di fili metallici e di singoli fili metallici o di secondi insiemi di fili metallici comprendono fili aventi diametro compreso fra 0.08 e 0.30 mm.
3. Il collettore della rivendicazione 2 ove dette molteplicità di primi insiemi di fili metallici e di singoli fili metallici o di secondi insiemi di fili metallici comprendono fili aventi diametro compreso fra 0.12 e 0.20 mm.
4. Il collettore secondo una delle rivendicazioni precedenti ove la distanza fra i fili di ogni singolo insieme è non superiore a 2 mm.
5. Il collettore secondo una delle rivendicazioni precedenti ove dette molteplicità di primi insiemi di fili metallici e dette molteplicità di singoli fili o di secondi insiemi di fili metallici sono arrangiati in maglie generalmente quadrangolari.
6. Il collettore della rivendicazione 5 ove i lati di dette maglie generalmente quadrangolari sono compresi fra 4 e 8 mm.
7. Il collettore secondo una delle rivendicazioni precedenti ove detti primi e secondi insiemi di fili metallici consistono in coppie di fili metallici.
8. Il collettore secondo una delle rivendicazioni precedenti ove dette corrugazioni sono disposte secondo un disegno a lisca di pesce.
9. Il collettore secondo una delle rivendicazioni precedenti ove dette corrugazioni hanno un passo compreso fra 2 e 20 mm.
10. Il collettore della rivendicazione 9 ove dette corrugazioni hanno un passo compreso fra 5 e 15 mm.
11. Il collettore secondo una delle rivendicazioni precedenti ove detto strato provvisto di corrugazioni ha altezza compresa fra 2 e 15 mm in assenza di compressione.
12. Il collettore della rivendicazione 11 ove detto strato provvisto di corrugazioni ha altezza compresa fra 5 e 10 mm in assenza di compressione.
13. Il collettore della rivendicazioni precedenti ove detto strato provvisto di corrugazioni ha altezza compresa fra 1 e 10 mm in uno stato parzialmente compresso corrispondente alla condizione di lavoro.
14. Il collettore della rivendicazione 13 ove detto strato provvisto di corrugazioni ha altezza compresa fra 2 e 6 mm in uno stato parzialmente compresso corrispondente alla condizione di lavoro.
15. Il collettore secondo una delle rivendicazioni precedenti comprendente un ulteriore foglio planare o calza appiattita ottenuti tramite intrecciatura o tessitura di singoli fili metallici sovrapposto a detto strato provvisto di corrugazioni.
16. Il collettore secondo una delle rivendicazioni da 1 a 14 ove detto strato provvisto di corrugazioni è inserito all’interno di una calza ottenuta tramite intrecciatura o tessitura di singoli fili metallici.
17. Il collettore di corrente della rivendicazione 15 o 16 ove detti singoli fili di detto ulteriore foglio planare o di detta calza hanno diametro compreso fra 0.1 e 0.5 mm.
18. Il collettore di una delle rivendicazioni da 15 a 17 ove dette intrecciatura o tessitura di detta calza comprende maglie generalmente quadrangolari.
19. Il collettore di corrente della rivendicazione 18 ove dette maglie generalmente quadrangolari hanno lati compresi fra 2 e 6 mm.
20. Il collettore delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di presentare una relazione compressione - spessore contraddistinta da un coefficiente angolare inferiore a 300 g/cm<2>. mm.
21 . Cella elettrochimica suddivisa da un separatore in due comparti rispettivamente contenenti un primo elettrodo rigido formato da una superficie provvista di aperture supportante il separatore e un pacchetto elettrodico comprendente un distributore rigido di corrente parallelo a detto primo elettrodo rigido, un secondo elettrodo flessibile formato da una superficie provvista di aperture in contatto con detto separatore ed un collettore di corrente elastico parzialmente compresso inserito fra detto distributore e detto secondo elettrodo ove detta collettore di corrente elastico è un collettore secondo una delle rivendicazioni precedenti.
22. La cella della rivendicazione 22 dove detti primo e secondo elettrodo sono selezionati dal gruppo delle lamiere perforate, lamiere espanse e reti di fili intrecciati.
23. La cella secondo la rivendicazione 21 o 22 ove detto primo elettrodo rigido è l’anodo e detto secondo elettrodo flessibile è il catodo.
24. La cella della rivendicazione 23 ove detto anodo è costruito in titanio e dotato di un rivestimento elettrocatalitico per l’evoluzione di cloro a base di ossidi di metalli nobili, detto distributore di corrente, detto collettore di corrente elastico e detto catodo sono costruiti in nickel.
25. La cella della rivendicazione 24 ove detto catodo è nickel dotato di un rivestimento elettrocatalitico per l’evoluzione di idrogeno a base di metalli nobili e/o loro ossidi.
26. Processo di elettrolisi cloro-alcali caratterizzato dal fatto di essere realizzato alimentando una salamoia di cloruro alcalino nella cella secondo una delle rivendicazioni da 21 a 25.