Przedmiotem wynalazku jest sposób okladania separatorem skrzynki katodowej elektro¬ lizera, zwlaszcza z zastosowaniem przepony lub membrany* Katody okladane przepona lub membrana sa zwykle stosowane w elektrolizeraeh do elektrolizy wodnego roztworu chlorku metalu alkalicznego dla wytwarzania chloru i roztwo¬ ru wodorotlenku metalu alkalicznego, zwlaszcza przy produkoji chloru i roztworu wodoro¬ tlenku sodowego przez elektrolize wodnego roztworu chlorku sodowego* Taki elektrolizer zawiera skrzynke katodowa posiadajaca scianki boczne i wiele pal¬ ców lub wnek katodowych zasadniczo równoleglych wzgledem siebie, a wewnatrz skrzynki jest usytuowanych wiele anod, w jednakowych odstepach wzgledem siebie, które sa równiez równolegle wzgledem siebie, a przymocowane sa do podstawy* Anody te sa umieszczone pomie¬ dzy sasiednimi palcami katodowymi lub we wnekach katodowych skrzynki katodowej* Na palcach katodowych lub we wnekach katodowych umieszczony jest hydraulicznie przepuszczalny mater¬ ial przeponowy lub jonowo selektywnie przepuszczalny material membranowy* Material ten dzieli elektrolizer na oddzielne przestrzenie anodowa i katodowa* Palce lub wneki katodo¬ we moga posiadac strukture z otworami* Elektrolizer jest wyposazony w pokrywe lub glowice, poprzez która roztwór elektrolitu doprowadzany jest do elektrolizera i w elementy dla usu¬ wania produktów elektrolizy z elektrolizera* Dotychczas skrzynki katodowe elektrolizerów byly okladane przeponami azbestowymi przez zanurzanie skrzynki katodowej w zawiesinie wlókien azbestowych, np* w elektrolicie* Nastepowalo przyciaganie wlókien azbestowych przez podcisnienie do struktury z otworami* V ten sposób na strukturze z otworami powstawala hydraulicznie przepuszczalna mata z wló¬ kien azbestowych* Chociaz takie przepony azbestowe byly stosowane przez wiele lat i oczy¬ wiscie nadal sa stosowane na wielka skale, istnieje potrzeba zastapienia przepon azbesto-2 129 951 -uych Innymi materialami, które nie pecznieja podczas procesu elektrolizy. Jezeli zatem wodny roztwór chlorku metalu alkalicznego jest poddawany elektrolizie w elektrolizerze wyposazonym w przepone azbestowa, szczelina pomiedzy anoda a katoda musi byc wieksza niz jest to pozadane, aby umozliwic pecznienie przepony azbestowej na skutek czego wzrasta napiecie* Istnieje równiez potrzeba zastapienia azbestu materialami, które nie maja wlasci¬ wosci toksycznych azbestu i które majei dluzsza zywotnosc niz azbest* Proponowano wiele róznych typów hydraulicznie przepuszczalnych przepon wykonanych z syntetycznych mate¬ rialów polimerowych* Na przyklad w brytyjskim opisie patentowym nr 1 081 046 opisano przepone arkuszowa z porowatego politetrafluoroetylenu, która jest wytworzona przez tworzenie arkusza z politetrafluoroetylenu i czastkowego wypelniacza, np* skrobi, a nas¬ tepnie przez usuwanie wypelniacza z takiego arkusza* W brytyjskim opisie patentowym nr 1 503 915 opisano elektrolizer nadajacy sie zwlaszcza do stosowania przy produkcji chloru i wodorotlenku metalu alkalicznego na drodze elektrolizy wodnego roztworu chlorku metalu alkalicznego* Elektrolizer taki zawiera anode i katode przedzielone porowata prze¬ pona z politetrafluoroetylenu, która ma mikrostrukture wezlów polaczonych wlókienkami* Porowaty arkusz z politetrafluoroetylenu o wspomnianej powyzej mikrostrukturze nadajacy sie do stosowania jako przepona oraz sposób wytwarzania takiego arkusza przedstawiono w brytyjskim opisie patentowym nr 1 355 373# W ostatnich latach opracowano wiele hydraulicznie nie przepuszczalnych materialów membranowych, a przepuszczalnych selektywnie jonowo, zwlaszcza do stosowania w elektroli¬ zeraeh do elektrolizy wodnych roztworów chlorów metali alkalicznych, gdzie pozadane jest wytwarzanie roztworu wodorotlenku metalu alkalicznego zasadniczo pozbawionego chlorku de¬ talu alkalicznego* Takie materialy membranowe obejmuja polimery zawierajace fluor z gru¬ pami wymienialnymi kationowo, np* takimi jak grupy kwasu sulfonowego, karboksyIowego lub fosfoniowego lub ich pochodne* Polimery moga byc nadfluorowane, a grupy wymienialne kationowo moga byc obecne w zespolach uzyskiwanych przez polimeryzacje eterów nadfluro- winylowych zawierajacych grupy kationowo wymienialne* Takie membrany kationowo wymienial¬ ne sa opisane na przyklad w brytyjskich opisach patentowych nr nr 1 134 321, 1 402 920, 1 406 673, 1 455 070, 1 497 748, 1 497 749, 1 518 387 i 1 531 068.Uielu przepon lub membran syntetycznych, które zostaly opracowane, nie mozna stoso¬ wac do katod otworówanych w elektrolizerach sposobami dotychczas stosowanymi przy oklada¬ niu przeponami azbestowymi struktur z otworami* Ponadto trudno jest nalozyc przepono lub membrane syntetyczna w postaci arkusza lub cienkiej warstwy na skrzynke katodowa, w któ¬ rej otworowane katody sa w postaci wielu palców lub wnek* Trudno jest zapewnic, by prze¬ pona lub membrana byla dostosowana do nieco nieregularnego ksztaltu powierzchni takich skrzynek katodowych, jak równiez trudno Jest zapewnic, by przepona lub membrana byla odpowiednio szczelnie dolaczona, tak aby nie bylo przecieku* Trzeba bylo opracowac spec¬ jalne sposoby okladania takich skrzynek katodowych syntetyczna przepona lub membrana* Viole z nich dotyczy zastosowania mechanicznych urzadzen zaciskowych* M belgijskim opisie patentowym nr 864 400 opisano pochwe do okladania zasadniczo prostokatnej elektrody, przy czym pochwa ta ma zamkniety koniec i koniec otwarty oraz dwa zamkniete boki* Przynajmniej jeden z tych zamknietych boków zlozony jest z sekcji glównej i sekcji w postaci ucha usytuowanego przy otwartym koncu* Pochwe taka naklada sie na katode, a ucho, które jest elastyczne, zagina sie lub skreca, aby utworzyc zasa¬ dniczo plaska powierzchnie, przy czym dla uszczelnienia pochew wzdluz ich górnych i dol¬ nych krawedzi stosuje sie sposoby zaciskowe* Opisane pochwy nadaja sie do okladania skrzynki katodowej zawierajacej wiele katod typu palcowego*129 951 3 W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 930 $kk opisano przepone w postaci powloki nadajacej sie do okladania na elektrody otworowane, zwlaszcza katodyy które sa usytuowane równolegle do siebie, z przestrzenia pomiedzy sasiednimi elektrodami, przy czym taka przepona oslonowa ma otwarty konieo i dwie (sasiednie krawedzie, które sa zaciskane pomiedzy elementem zaciskowym a drazkiem umieszczonym pomiedzy elektrodami.Taka konstrukcja przepony i sposób zaciskania nadaja sie zwlaszcza do cliladania elek¬ trod typu palcowego.W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 878 082 opisano okladanie katod zarówno typu palcowego jak i typu wnekowego* V skrzynce katodowej zawierajacej katody typu palcowego przepone w postaci oslony umieszcza sie na palcu katodowym, a na takiej przeponie w miejscu polaczenia pomiedzy sasiednimi palcami katodowymi umieszcza sie element ustalajacy w ksztalcie litery U. W skrzynce katodowej typu wnekowego prze¬ pone owija sie na katodzie i przytrzymuje sie we wnece za pomoca sierpówatych elementów ustalajacych umieszczonych na przeponie we wnece* Na przepone naklada sie równiez ele¬ menty ustalajace w ksztalcie litery U, które wspólpracuja równiez z sierpowatymi ele¬ mentami ustalajacymi* Znane sa równiez sposoby, w których okladanie skrzynki katodowej wymaga stosowania szozelinowych czlonów wsporczyeh umieszczonych powyzej i ponizej górnej i dolnej powierz¬ chni skrzynki katodowej* przy czym szczeliny tych czlonów wsporozyoh sa usytuowane zgod¬ nie z wnekami skrzynki katodowej* Przy takich sposobach okladania tuleja przeponowa umieszcza sie w kazdej wnece skrzynki katodowej i laczy sie ja szczelnie z górnym i dol¬ nym szczelinowym czlonem w sporczym* Tak wiec na przyklad w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 923 63O szczelinowe czlony wsporcze aaja wystajace do góry wargi, a tuleje przeponowe sa laczo¬ ne szczelnie z tymi wargami czlonów wsporczych* Szczelne laczenie moze byc realizowane za pomoca ciepla zgrzewania, jak opisano w belgijskim opisie patentowym nr 860 86k, lub srodkami mechanicznymi jak opisano w opublikowanym europejskim zgloszeniu patentowyn nr 0 008 1Ó5.M opublikowanym brytyjskim zgloszeniu patentowym nr 2 Okk 802 A opisano sposób okladania skrzynki katodowej* przy którym górna i dolna pozioma powierzchnie skrzynki katodowej przykrywa sie tak zwanymi instalacyjnymi ramkami membranowymi posiadajacymi szczeliny, a tuleje membranowe posiadajace kolnierze przy konoach umieszcza sie we wne¬ kach skrzynki katodowej, przy czym kolnierzowe czesci mocuje sie do instalacyjnych ramek membranowych srodkami mechanicznymi lub przez zgrzewanie* Sposób okladania separatorem skrzynki katodowej elektrolizera, która to skrzynka zawiera wiele wnek, a jest ograniczona przez scianki boczne, pokrywe i dno, przy czym wneki sa równolegle wzgledem siebie i sa ograniczone przez scianki z otworami usytuowa¬ ne pomiedzy pokrywa i dnem, wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze separator w pos¬ taci tulei umieszcza sie w kazdej wnece skrzynki katodowej, pozostawia sie konce tych tulei wystajace poza konce wnek, w styku z wystajacymi w jednym kierunku czesciami tulei umieszcza sie pierwszy arkusz materialu i tuleje laczy sie szczelnie z tym arkuszem materialu, a z czesciami tulei wystajacymi poza konce wnek w przeciwnym kierun¬ ku umieszcza sie w styku drugi arkusz materialu i laczy sie tuleje szczelnie z tym dru¬ gim arkuszem materialu* Czesci arkuszy materialu znajdujace sie przy koncach wnek usuwa sie* Korzystnie jako separator stosuje sie hydraulicznie przepuszczalna przepone* W innyc rozwiazaniu jako separator stosuje sie hydraulicznie nieprzepuszczalna neiobranc, przepu¬ szczalna selektywnie jonowo*k 129 951 Korzystnie konce tulei zagina sie9 a zwlaszcza do wewnatrz* Arkusz materialu stanowi organiczny material polimerowy* Korzystnie jako arkusz materialu stosuje sie arkusz materialu separatora. Tuleje i arkusze materialu wykonuje sie z materia¬ lu przepuszczalnego hydraulicznie* 1/ innym rozwiazaniu tuleje i arkusze materialu wykonuje sie z materialu, który jest hydraulicznie nieprzepuszczalny, a który jest przepuszozalny selektywnie jono¬ wo* Tuleje laczy sie szczelnie z arkuszami materialu przez szczelne laczenie termicz¬ ne, korzystnie za pomoca zgrzewania wysoko-czestotliwosciowego* Me wnetrzu tulei, wewnatrz wneki skrzynki katodowej umieszcza sie elektrode zgrzewarki, przy czym koniec tulei zagina sie do wewnatrz nad koncom tej elektrody, a na arkuszu materialu umiesz¬ cza sie druga elektrode zgrzewarki, przy czym koniec tulei styka sie z arkuszem materialu* itozwiazanie wedlug wynalazku zapewnia sposób okladania skrzynki katodowej typu wnekowego zawierajacej wiele katod z otworami, który jest skuteczny i nie wymaga sto¬ sowania mechanicznych urzadzen zaciskowych dla ustalania polozenia i dla szczególnego polaczenia przepony lub membrany w skrzynce katodowej* Ponadto sposób ten nie opiera sie na stosowaniu szczelinowych czlonów wsporczych, a zatem nie wymaga dokladnego usta¬ lenia polozenia tulei przeponowej lub membranowej w stosunku do szczelin w takich szczelinowych czlonach wsporczych* Rozwiazanie wedlug wynalazku nadaje sie do stosowania nie tylko do okladania skrzynki katodowej przepona przepuszczalna hydraulicznie i umozliwiajaca przeplyw elektrolitu poprzez przepone pomiedzy przestrzenia anodowa a przestrzenia katodowa elektrolizera, ale równiez do okladania skrzynki katodowej hydraulicznie nieprzepusz¬ czalnymi materialami, zwanymi zwykle membranami, które umozliwiaja selektywne przeno¬ szenie jonów pomiedzy przestrzenia anodowa a przestrzenia katodowa eloktrolizera.Jezeli nie podano inaczej, w dalszej czesci opisu pod okresleniem "separator" nalezy rozumiec zarówno materialy przepuszczalne hydraulicznie jak i zasadniczo nie¬ przepuszczalne hydraulicznie materialy przepuszczalne selektywnie jonowo* V zakresie pojecia "przepony" loza równiez materialy, które moga nie byc hydraulicznie przepusz¬ czalne, ale które latwo jest przemienic na postac przepuszczalna hydraulicznie, np* przez ekstrakcje pewnej substancji z takiego materialu* V zakresie okreslenia "membra¬ ny" leza równiez materialy, które nie sa przepuszczalne selektywnie jonowo, ale które mozna latwo przemienic na postac przepuszczalna selektywnie jonowo, np* przez hydrolize* Jezeli separator jest hydraulicznie przepuszczalna przepona, moze byc on wykonany z porowatego polimeru* Korzystnymi polimerami sa polimery zawierajace fluor ze wzgledu na zasadniczo stabilna nature takich materialów w korozyjnym srodowisku wystepujacym w wielu elektrolizerach. Odpowiednie materialy polimerowe zawierajace fluor obejmuja przykladowo poliehlorotrójfluoroetylen, fluorowany kopolimer etylenówopropylenowy i poliheksafluoropropylen* Korzystnym materialem polimerowym zawierajacym fluor jest politetrafluoroetylen ze wzgledu na swa stabilnosc w korozyjnym srodowisku elektroli¬ zera, zwlaszcza w • elektrolizerach sluzacych do produkcji chloru i wodorotlenku metalu alkalicznego przez elektrolize wodnych roztworów chlorków metali alkalicznych* Jezeli separator jest zasadniczo hydraulicznie nieprzepuszczalna membrana, prze¬ puszczalna selektywnie jonowo, zdolna do przepuszczania jonów pomiedzy przestrzenia anodowa a przestrzenia katodowa elektrolizera* wówczas membrana jeat korzystnie prze¬ puszczalna kationów o selektywnie* Materialy takie sa znane i sa to korzystnie polime¬ ry zawierajaca fluor z grupami anionowymi* Polimerami takimi sa korzystnie fluoropo- ohodne weglowodorów zawierajace powtarzajace sie grupy: |~C F- 1 M i IcF. - CFJ gdzie m ma wartosc 2 - 10, korzystnie wynosi 2, stosunek M do X jest korzystnie taki,129 951 5 aby uzyskac równowazny ciezar grup X w zakresie 600 - 2G00, a X jest wybrane sposród A lub foCFg - CfI A , gdzie p ma wartosc przykladowo 1 - 39 Z oznacza fluor lub grupe nadfluoroalkilowa posiadajaca 1- 10 atomów wegla,a A jest grupa wybrana sposród nastepujacych grup: -SO-H, - CFgSO^B, -CClgSO^H, ^SO^H, -P0~H2, -C00H i -X OH lub pochodne tych grup, gdzie X jest grupa aryIowa. Korzystnie A re¬ prezentuje grupe S0«H lub -C0OH* Membrany wymienialne jonowo zawierajace grupe S0~II sa sprzedawane pod nazwa handlowa "Nafion* przez firme E I du Pont de Nemours and Co Inc a membrany wymienialne jonowo zawierajace grupe -C00H sa sprzedawane pod nazwa handlowa "Plemion1* przez firme. Asahi Glass Co Ltd.Separator w postaci tulei jest wykonany z materialu separatora w ksztalcie arkusza lub cienkiej warstwy, np. przez szczelne laczenie ze soba przeciwleglych kra¬ wedzi arkusza kwadratowego lub podluznego, np przez zakladkowe laczenie przeciwleglych krawedzi arkusza i szczelne laczenie ze soba zalozonych czesci lub tez przez szczelne laczenie przeciwleglych krawedzi arkusza z tasma z odpowiedniego materialu* W korzystniej postaci, która ulatwia szczelne laczenie tulei z materialami arkuszo¬ wymi, oba konce tulei sa rozgiete kolnierzowo przynajmniej w stopniu ulatwiajacym czo¬ lowy styk pomiedzy koncami tulei a materialami arkuszowymi. Te czesci tulei lub przy¬ najmniej zasadnicza ich czesc, które w skrzynce katodowej sa usytuowane wewnatrz wnek, wykonane sa z materialu separatora. Te czesci tulei, które wystaja poza konce wnek skrzynki katodowej, przykladowo kolnierzowe konoe tulei, moga byc wykonane z materialu, który ani nie jest hydraulicznie przepuszczalny, ani jonowo przepuszczalny* Alternatyw¬ nie kolnierzowe konce moga byc wykonane przez zagiecie konców tulei na odpowiednio uksztaltowanym wzorniku.Materialy arkuszowe, które w sposobie wedlug wynalazku sa szczelnie laczone z tule¬ jami materialu separatora, sa korzystnie wykonane z materialu separatora* Kiedy zatem tuleje sa przeponami wykonanymi z materialu przepuszczalnego hydraulicznie, materialy arkuszowe sa równiez wykonane z materialu przepuszczalnego hydraulicznie, przy czym ten material moze byc tego samego lub innego typu niz material tulei* Jezeli tuleje sa membranami wykonanymi z materialu, który jest zasadniczo hydraulicznie nieprzepuszczal¬ ny, a który jest przepuszczalny selektywnie jonowo, materialy arkuszowe moga byd równiez wykonane z materialu, który jest zasadniczo nieprzepuszczalny hydraulicznie, a jest prze¬ puszczalny selektywnie jonowo, przy czym ten material moze byc taki san lub odmienny niz material tulei. Jezeli tuleje sa przeponami, wówczas materialy arkuszowe równiez moga byc wykonane z materialu membranowego. Jezeli jednak tuleje sa wykonane z materialu nembrano- wego, wówczas materialy arkuszowe powinny byc zasadniczo hydraulicznie nieprzepuszczalne, a wiec nie moga byc wykonane z materialu przeponowego* Alternatywnie materialy arkuszowe moga nie byc ani materialem przeponowym, ani mate¬ rialem membranowym i moge zawierac przykladowo organiczny material polimerowy, który nie jest przepuszczalny ani hydraulicznie, ani jonowo* Takie organiczne materialy polimero¬ we powinny byc odporne na warunki panujace w elektrolizerze i sa to korzystnie materialy polimerowe zawierajace fluor, zwlaszcza tani, gdzie okladana skrzynka katodowa ma tworzyc czesc elektrolizera, który ma byc stosowany do elektrolizy wodnego rozworu chlorku meta¬ lu alkalicznego* Materialy arkuszowe moga byc wykonane z nadfluorowego materialu polime¬ rowego, np* z politetrafluoroetylenu lub kopolimeru tetrafluoroetylenu i heksafluoro- propylenu* Sposoby szczelnego laczenia tulei z materialami arkuszowymi oraz stosowania do wytwarzania takich tulei nie ograniczaja sie do jakiejs konkretnej metody* Szczelne la¬ czenie moze odbywac sie*,np* przy uzyciu odpowiednich klejów albo przez zastosowanie zgrzewania, przykladowo przez szczelne laczenie termiczne przy uzyciu ogrzewanych plyt lub wysoka czestotliwoscia*6 129 951 Nalezy zauwazyc9 ze sposób szczelnego laczenia stosowany wedlug wynalazku wybiera sie biorac pod uwage rodzaj separatora l/lub materialu arkuszowego* Ponadto pewne spo¬ soby szczelnego laczenia moga nle nadawac sie do stosowania przy pewnym separatorze l/lub materialach arkuszowych, Choolaz na ogól odpowiednie kleje mozna stosowac do szczelnego laczenia róznych materialów separatorowych z materialami arkuszowymi, które moga byc takie same lub odmienne, stwierdzono, ze tam, gdzie separator Jest membrana wykonana z polimeru zawierajacego fluor z grupami wymienialnymi Jonowo, w pewnych okolicznosciach moga pojawiac sie trudnosci przy zgrzewaniu polimeru w celu utworze¬ nia tulel 1 przy szczelnym laczeniu tulei z materialem arkuszowym wykonanym z tego samego polimeru* Trudnosci moga pojawiac sie zwlaszcza wtedy, gdy polimer zawiera grupy wymienialne Jonowo w postaci soli metali grup kMasowych«np* soli metali alkalicz¬ nych grup sulfonowej, karboksylowej lub fosfoniowej, a kiedy ma byc stosowane zgrzewa¬ nie1, wspomniane grupy kwasowe sa korzystnie w postaci wodoru lub w postaci estrów, zwla¬ szcza nizszych estrów alkilowych, np* estrów metylowych* Po szczelnym polaczeniu postac estru mozna przemienic na postac kwasu lub soli wymienialnej Jonowo* fcybór sposobu szczelnego laczenia stosowanego przy danym materiale separatora l/lub materiale arkuszowym dokonuje sie na podstawie prostego doswiadczenia* Przy realizowaniu szczelnego laczenia ma pomoca zgrzewania wysoko~ozestotl±woscio¬ wego material arkuszowy i wystajacy koniec tulel, np* koniec kolnierzowy, zostaja umie¬ szczone pomiedzy elektrodami, pomiedzy którys! wytwarzane Jest przemienne pole magne- tyozne wysokiej czestotliwosci* Szczelne laczenie moze byc wspomagane przez doprowadze¬ nie olsnienia poprzez elektrody do laczonego materialu* Czestotliwosc pradu przemienne¬ go doprowadzanego do elektrod zgrzewarki korzystnie miesci sie w zakresie 1-100 Mhz* Na ogól najbardziej odpowiednia Jest czestotliwosc w zakresie 10-50 MHz* Skrzynka katodowa moze zawierac duza liczbe wnek, np* do 50 wnek, a w kazdej ta¬ kiej wnece umieszczona Jest tuleja, przy czym pozadane Jest zastosowanie pewnych srod¬ ków dla ustalenia polozenia tulel we wnekach podczas okladania skrzynki katodowej* Do tego celu sluzy nadmuchiwany worek umieszczony w kazdej wnece* T/orek ten Jest nadmuchi¬ wany do takiego stanu, aby przytrzymywal tuleje w styku z otworowanymi powierzchniami skrzynki katodowej* Przed wlozeniem plyty lub elektrody w dana wneke skrzynki katodowej nadmuchiwany worek umieszczony w danej wnece opróznia sie i usuwa* Materialy arkuszowe, do których sa szczelnie laczone tuleje, powinny zakrywac przynajmniej te powierzchnie skrzynki katodowej, pomiedzy którymi sa usytuowane te wneki, a korzystnie materialy arkuszowe wystaja do krawedzi tych powierzchni tak, ze krawedzie materialów arkuszowych moga byc zaciskane pomiedzy sciankami skrzynki katodowej a podsta¬ wa elektrolizera na której skrzynka jest umieszczona i pomiedzy sciankami skrzynki kato¬ dowej a wierzohem elektrolizera umieszczonym na skrzynce katodowej* V koncowym etapie sposobu wedlug wynalazku te czesci materialów arkuszowych, które sa usytuowane przy koncach wnek skrzynki katodowej, to znaczy wewnatrz szczelnych pola- ozen, usuwa sie, aby po zmontowaniu elektrolizera anody, odpowiednio zamontowane w pod¬ stawie elektrolizera, mogly byc umieszczone wewnatrz wnek skrzynki katodowej i wewnatrz tulel z materialu separatora* Skrzynka katodowa oblozona separatorem sposobem wedlug wynalazku jest wyposazona, w otwór lub otwory sluzace do usuwania elektrolitu i produktów gazowych z tej skrzynki oraz otwór, poprzez który ciecz, np* wode doprowadza sie do skrzynki katodowej* Otwo- rowane powierzchnie skrzynki katodowej sa wykonane z porowatego materialu lub ze struktury perforowanej, tkanej lub siatkowej* Skrzynka katodowa, a zwlaszcza jej powierzchnie otworówane, sa korzystnie wykonane ze stali, np* z miekkiej stali lub z niklu, zwlaszcza w przypadku, kiedy elektrolizer mav byc stosowany do elektrolizy wod- nego roztworu chlorku metalu alkalicznego.129 951 7 Anody w elektrolizerze sa odpowiednio zamontowane na podstawie i sa tak usytuowane, ze kiedy skrzynka katodowa jest umieszczona na nich9 wówczas anody sa usytuowane we wnekach skrzynki katodowej i wewnatrz tulei z materialu separatora* Anody oraz podstawa sa korzystnie wykonane z metalu tworzacego cienka warstwe lub z jego stopu, to znaczy z tytanu, niobu, cyrkonu, tantalu lub wolframu lub ich stopów, a ponadto anody te sa korzystnie pokryte powierzchniowo przewodzacym elektrycznie materialem czynnym elektro- katalitycznie, np.. materialem zawierajacym metal z grupy platynowców, albo tlenek meta¬ lu z grupy platynowców, korzystnym pokryciem jest mieszane pokrycie tlenkowe z tlenku metalu z grupy platynowców, i z tlenku metalu tworzacego cienka warstwe, np. ilu02 i TiOo* Glowica anolitowa elektroizera jest umieszczona na wierzchu skrzynki katodowej, przy czym taka glowica wyposazona jest w otwór, poprzez który elektrolit jest doprowa¬ dzany do przestrzeni anodowych elektrolizera i otwory, poprzez które gazowe produkty elektrolizy oraz zubozony elektrolit sa usuwane z elektrolizera.Rozwiazanie wedlug wynalazku zostanie dokladniej objasnione w przykladzie wykona¬ nia na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia skrzynke katodowa okladana separatorem w widoku z góry, fig* 2 - skrzynke katodowa w przekroju wzdluz linii A-A z fig. 1, fig. 3 - elektrolizer w przekroju, przy czym nie pokazano separatora, fig* 4-6 przed¬ stawiaja schematycznie sposób okladania skrzynki katodowej separatorem, a fig. 7 przed¬ stawia skrzynke katodowa z fig* 2 oblozona separatorem.Skrzynke katodowa 1 pokazana na fig. 1-3 ogranlomaja solanki boom* 2, 3» ^t 5 wyposazone w otwory 6, 7t poprzez które mozna doprowadzac do skrzynki katodowej wode lub inna oieoz i poprzez które odprowadza sie ze skrzynki katodowej ciekle i gazowe produkty elektrolizy, pokrywe z otworami 8 i dno z otworami 9* Strukture z otworami moze stanowic na przyklad porowaty metal lub tkana siatka z drutu, korzystnie z miekkiej stali, jesli elektrolizer ma byc stosowany do elektrolizy wodnego roztworu chlorku metalu alkaliczne¬ go* Skrzynka katodowa zawiera cztery wneki 10, które sa równolegle wzgledem siebie, maja ksztalt podluzny i sa ograniczone przez scianki boczne 11, 12 i scianki koncowe 13, 1*l pomiedzy pokrywa z otworami 8 a dnem z otworami 9* V przedstawionym przykladzie wyko¬ nania skrzynka katodowa ma tylko cztery wneki* Oozywisoie skrzynka katodowa moze zawie¬ rac znacznie wieksza liozbe wnek, przykladowo kO lub wiecej* Skrzynka katodowa jest równiez wyposazona w przylacze elektryczne, którego nie pokazano* Elektrolizer przedstawiony na fig* 3 zawiera skrzynke katodowa 1, która jest umie¬ szczona na plycie podstawy 15 i jest odizolowana od niej przez uszczelke 16 z elektryoz- nie izolujaoego materialu, który jest odporny na korozyjne dzialanie cieczy w elektroli¬ zerze. Na plycie podstawy 15 zamontowanych jest wiele anod 17. Anody te sa równolegle wzgledem siebie i sa umieszczone we wnekach 10 skrzynki katodowej 1. Podstawa 18, poprzez która energia elektryczna jest doprowadzana do anod elektrolizera, styka sie elektrycznie z plyta podstawy 15* Dolaczenie zródla energii jest konwencjonalne i nie zostalo przedsta¬ wione na rysunku* Jezeli elektrolizer ma byc stosowany do elektrolizy wodnego roztworu chlorku metalu alkalicznego, anody 17 sa korzystnie pokryte warstwa przewodzacego elektrycznie materialu aktywnego elektrokatalityoznle* Anody moga miec powierzchnie z otworami* Glowica analitowa 19 umieszczona jest na skrzynce katodowej 1 i jest od niej odizo¬ lowana za pomoca uszczelki 20 wykonanej z elektrycznie izolujacego materialu, który jest odporny na korozyjne dzialanie cieczy w elektrolizerze* Glowica anolitowa 19 jest wyposazona w trzy otwory 21, 22, 23, poprzez które roztwór elektrolitu jest dopro¬ wadzany do elektrolizera, a gazowe produkty elektrolizy i zubozony roztwór elektrolitu sa odprowadzane z elektrolizera* "Ka^Tig. ^przedstawibno tylko~czes~c skrzynki katodowej z"fig* "2, przy" czym pominie¬ to solanki 3, 5 i otwory 6, 7* W celu oblozenia wneki 10 skrzynki katodowej separatorem, we wneoe tej umieszcza *ie tuleje separatora 24 wykonana przez szczelne polaczenie ze8 129.951 soba przeciwleglych krawedzi podluznego arkusza, przy czym tuleja ta ma taki sam ksztalt jak wneka 10 skrzynki katodowej* Elektroda 25 posiadajaca ogólnie taki sam ksztalt jak ¦wneka 10, jest nastepnie umieszczana we wnece 10 wewnatrz tulei 2kf a koniec 26 tulei Zk zagina sie do wewnatrz nad górny koniec elektrody 25» Arkusz materialu separatora 27 umieszcza sic nad pokrywa z tworami S skrzynki katodowej w styku z koncem 26 tulei 2k i druga elektrode 28 umieszcza sie na wierzchu tego arkusza* Elektrody 25, 28 zostaja polaczone z odpowiednim nie przedstawionym zródlem energii elektrycznej o wysokiej czesto¬ tliwosci* Pomiedzy elektrodami wytwarza sie przemienne pole magnetyczne wysokiej czesto¬ tliwosci, elektrody zostaja docisniete do arkusza 27 i do konca 26 tulei 2kt na skutek czego arkusz zostaje szczelnie polq.czo.ny z tuleja w wyniku zgrzewania wysokoczostotli- wosciowe^o* Elektrody nastepnie usuwa sie i kolejno w sasiednich wnekach skrzynki kato¬ dowej laczy sie szczelnie tuleje z arkuszem 27» Cz- sci 29 arkusza materialu separatora 27 wewnatrz szczelnych polaczen 30, jak przedstawiono na fig. 5f usuwa sie nastepnie wycina¬ jac je nozem, przez co uzyskuje sie w arkuszu materialu separatora szczeliny 31 jak to przedstawiono na fig* 6* nastepnie procedure powyzsza powtarza sie w celu szczelnego dolaczenia drugiego arkusza materialu separatora do przeciwleglych konców tulei 2k we wnekach 10 skrzynki katodowej, okrzynka katodowa oblozona materialem separatora pokazana jest na fig. 7« Aby zmontowac elektrolizer, skrzynke katodowa 1 oblozona separatorem umieszcza sie na plycie podstawy 15ja glowice anolitowa 19 umieszcza sie na skrzynce katodowej l.po czym elektrolizer skreca sio.Elektrolizer pracuje z doprowadzaniem wodnego roztworu chlorku metalu alkalicznego do glowicy anolit owej 19 poprzez otwór 21 i z odprowadzaniem gazowego chloru wytwarzane¬ go podczas elektrolizy przez otwór 22* Zubozony roztwór chlorku metalu alkalicznego jest usuwany w miare potrzeby poprzez otwór 23. Jezeli separator jest hydraulicznie przepu¬ szczalna przepona, wówczas roztwór chlorku metalu alkalicznego przechodzi przez taka przepone, a wodór i roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego zawierajacy chlorek motalu alkalicznego zostaje usuniety ze skrzynki katodowej poprzez otwór 6* Jezeli separator jest zasadniczo hydraulicznie nieprzepuszczalna membrana wymienialna jonowo, wówczas woda lub rozcienczony roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego doprowadzany jest do skrzynki katodowej poprzez otwór 7, a wodór i wodny roztwór wodorotlenku metalu alka¬ licznego sa usuwane ze skrzynki katodowej poprzez otwór 6* w przedstawionym przykladzie skrzynka katodowa byla okladana materialem membrano¬ wym zawierajacym cienka warstwe kopolimeru tetrafluoroetylenu i eteru nadfluorowinylo- wego estru kwasu karboksyIowego* Nastepnie grupy estru karboksyIowego w membranie przetworzyly sie w sól sodowa pod wplywem stykania sie membrany z wodnym roztworem wodorotlenku sodu* Szczelne laczenie przez zgrzewanie termiczne zrealizowano przy uzy¬ ciu zgrzewarki wysokoczestotliwosciowej /Radyne Ltd./ o czestotliwosci pracy 27 MHz, przy czym czas nagrzewania dla kazdego szczelnego polaczenia wynosil 3 min* Skrzynke katodowa zmontowano nastepnie w elektrolizerze wyposazonym w anody tytanowe z pokryciem z mieszaniny RuO. i Ti02 /stosunek wagowy 35:65/. Elektrolizie poddano nasycony wodny roztwór chlorku sodowego, przy gestosci pradu anodowego 2,9 kA/m , przy temperaturze 85 C i przy napieciu 3,8 V. Podczas elektrolizy do przestrzeni katodo¬ wej doprowadzano wode i wytworzono 35/* wagowo roztwór wodorotlenku sodowego przy wydaj¬ nosci pradowej 95£« Roztwór wodorotlenku sodu zawieral 10 czesci na milion chlorku sodo¬ wego, co oznacza* ze nie bylo przecieku elektrolitu z przestrzeni anodowej do przestrze¬ ni katodowej*129 931 9 Zastrzezenia patentowe 1* Sposób okladania separatorem skrzynki katodowej elektrolizera, która to skrzynka katodowa zawiera wiele wnek, a jest ograniczona przez scianki boczney pokry¬ we i dno, przy czym, wneki sa równoleglo wzgledem siebie i sa ograniczone przez scianki z otworami usytuowane pomiedzy pokrywa i dnemf znamienny t y ni, ze separator w postaci tulei umieszcza sie w kazdej wnece skrzynki katodowej, pozosta¬ wia sie konce tulei wystajace poza konce wnek, nad czesciami tulei wystajacymi poza konce wnek w Jednym kierunku umieszoza sie arkusz materialu i tuleje laczy sie szczel¬ nie z arkuszem materialu, drugi arkusz materialu umieszcza sie w styku z czesciami tulei wystajacymi poza konce wnek w przeciwnym kierunku i tuleje laczy sie szczelnie z drugim arkuszem materialu, a ozesci arkuszy materialu znajdujace sie przy koncach wnek usuwa sie* 2* Sposób wedlug zastrz* 1, znamienny tym, ze jako separator stosu¬ je sie hydraulicznie przepuszczalna przepone* 3, Sposób wedlug zastrz* 1, znamienny tym, ze jako separator stosuje sie hydraulicznie nieprzepuszczalna membrane, przepuszczalna selektywnie jonowo* km Sposób wedlug zastrz* 1, znamienny tym, ze konce tulei zagina sie* 5* Sposób wedlug zastrz* k9 znamienny tym, ze konce tulei zagina sie do wewnatrz* 6* Sposób wedlug zastrz* 1, znamienny t y m, ze jako arkusz materialu stosuje sie organiczny material polimerowy* 7« Sposób wedlug zastrz* 6, znamienny tym, ze jako arkusz materialu stosuje sie arkusz materialu separatora* 8* Sposób wedlug zastrz* 7» znamienny tym, ze stosuje sic tuleje i arkusze materialu wykonane z materialu przepuszczalnego hydraulicznie* 9* Sposób wedlug zastrz* 79 znamienny tym, ze stosuje sie tuleje i arkusze materialu wykonane z materialu hydraulicznie nieprzepuszczalnego, a przepu¬ szczalnego selektywnie jonowo* 10* Sposób wedlug zastrz* 9f znamienny tym, ze tuleje laczy sie z arkuszami materialu przez szczelne laczenie termiczne* 11* Sposób wedlug zastrz* 10, znamienny tym, ze jako laczenie termicz¬ ne stosuje sie zgrzewania wysoko-czestotliwosciowe* 12* Sposób wedlug zastrz* 10, znamienny t y li, ze we wnetrzu tulei wewnatrz wneki skrzynki katodowej umieszcza sie elektrode zgrzewarki, przy czyn koniec tulei zagina sie do wewnatrz nad koniec tej elektrody, a na arkuszu materialu umieszcza sie druga elektrode zgrzewarki, przy czym koniec tulei styka sie z arkuszem materialu*129 951 B&L \ \ SA A 6 N 2 8 ^ bH ^ w J^J iE&£ * J n TT ^ 14 jflu H KI M KI 14 H129 951 Siito 27 8 // l / &129 951 E&L 3/ h ..J—...I. '?T*. (P% if% ff%.W W t U w fi Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 100 zl f PL