PL176918B1 - Ogniwo elektrolityczne do produkcji mieszaniny gazu utleniającego - Google Patents

Abstract

1 . Ogniwo elektrolityczne do produkcji mie- szaniny gazu utleniajacego, zwlaszcza do odka- zania zbiorników wodnych zawierajace plyte anodowa i plyte katodowa, pomiedzy któr ymi jest umieszczona plyta membranowa oddzielona od nich uszczelkami oraz co najmniej jedna ko- more katodowa i sasiadujaca z nia co najmniej jedna komore anodowa polaczone z odpowiada- jacymi im zbiornikami, znamienne tym, ze plyta anodowa (12, 128, 194) stanowi scianke komory anodowej (34, 98), a przeciwlegla jej plyta kato- dowa (30, 150, 212) stanowi scianke komory katodowej (36, 104), przy czym korzystnie plyta anodowa (12, 128, 194) jest polaczona ze zbior- nikiem (50, 96, 136, 198) anolitu, a plyta kato- dowa (30, 150, 212) jest polaczona ze zbiorni- kiem (76, 102, 158, 216) katolitu, zas oba zbior- niki (50, 96,136, 198; 76, 102, 158, 216) sa wy- posazone w zespoly kontrolujace gestosci wzgledne odpowiednio anolitu i katolitu. PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest ogniwo elektrolityczne do produkcji mieszaniny gazu utleniającego.

Powszechnie znane jest zastosowanie różnych typów substancji chemicznych uzdatniających wodę w wyniku kontrolowania obecności zarodników, bakterii, wirusów, grzybów czy alergenów lub innych biologicznych substancji, które oddziały wują na wodę w niekorzystny sposób. Znane jest także dodawanie do wody środków chemicznych dla kontroli tworzenia się kamienia kotłowego i korozji. Takie środki chemiczne są często stosowane w rekreacyjnych zbiornikach wodnych takich jak baseny lub w przemysłowych zbiornikach wodnych takich jak chłodnie kominowe i do odkażania ścieków miejskich i przemysłowych, a także dla otrzymywania wody pitnej. W świetle obecnego wzrostu dbałości o środowisko istnieje potrzeba zminimalizowania wykorzystania różnych rodzajów środków chemicznych, które są stosowane do odkażania ścieków, a także potrzeba zachowania wody jako wartościowego źródła, tak więc pojawia się konieczność zwiększenia wykorzystania i ponownego stosowania wody wykorzystywanej do celów przemysłowych i rekreacyjnych. W związku z tym, dla zwiększenia przydatności wody i zdatności do ponownego jej wykorzystania w wymienionych wyżej zastosowaniach jest korzystne, by środki chemiczne wykorzystywane do odkażania wody mogły służyć jednocześnie do kontroli biologicznej aktywności, korozji i tworzenia kamienia kotłowego, dzięki czemu woda może być wielokrotnie wykorzystywana i nie zawiera szkodliwych czy toksycznych substancji.

Powszechnie znane jest wykorzystanie chloru do odkażania zbiorników wodnych takich jak np. baseny, chłodnie kominowe, zbiorniki rekreacyjne lub inne zbiorniki wodne, które są wystawione na działanie powietrza atmosferycznego. W przeszłości, chlor był doprowadzany w postaci chloru cząsteczkowego (Ch) zamkniętego w zbiornikach pod ciśnieniem. Chlor był dostarczany w wyniku reakcji elektrolizy zachodzącej w ogniwie elektrolitycznym. Chlor pod innymi postaciami jak np. dwutlenek chloru (ClO2) także był wykorzystywany do odkażania zbiorników wodnych. Dwutlenek chloru jest niebezpieczny i ma właściwości wybuchowe i jest zazwyczaj produkowany w wodnych roztworach w wyniku rozkładu soli chloru. Elektrochemiczna produkcja dwutlenku chloru z chlorków jest także znana ze stanu techniki.

Znany jest z opisu patentowego USA nr 2 887 444 (Lindstaedt) układ, w którym zbiornik wodny, np. basen, zawiera rozpuszczoną w małej ilości sól kuchenną, a strumień wody jest odprowadzony z głównego zbiornika i poddany reakcji elektrolizy, w wyniku której otrzymywany jest chlor, a następnie chlor i strumień wody jest wprowadzany do głównego zbiornika wody.

Znany jest z opisu patentowego USA nr 3 223 342 (Murray) inny typ ogniwa elektrolitycznego do produkcji chloru wprowadzanego do strumienia wody, odprowadzonego z głównego zbiornika, np. basenu lub innego i wprowadzanego do niego ponownie.

Znane jest z opisu patentowego USA nr 3 282 823 (Richards) ogniwo elektrolityczne do produkcji chloru zainstalowane w obiegu dla wprowadzania chloru do strumienia wody odprowadzonego, a następnie ponownie wprowadzonego do basenu.

Inne układy chlorowania wykorzystujące ogniwa elektrolityczne do chlorowania zbiorników wodnych są przedstawione w opisach patentowych USA nr nr 3 351 542 (Oldershaw), 3 378 479 (Colvin), 3 669 857 (Kirkham) i 4 097 356 (Yates). Te ogniwa elektrolityczne są przedstawione w różnych konfiguracjach i większość ogniw zawiera membranę przepuszczającą jony, oddzielającą komorę zawierające anodę od komory z katodą.

176 918

Technologia wykorzystywania membrany przepuszczającej jony w ogniwach elektrolitycznych jest dobrze rozwinięta. Membrany przepuszczające jony wykorzystywane w ogniwach elektrolitycznych są wykonane z azbestu lub polimeru karboksylowanej żywicy lub perfluorowanego polimeru kwasu sulfonowego.

Znane jest z opisu patentowego USA nr 3 793 163 (Dotson) wykorzystanie membran z perfluorowanego kwasu sulfonowego Duponta w ogniwach elektrolitycznych. Różne typy membran zostały przedstawione w opisach patentowych USA nr nr 2 636 851; 3 017 338; 3 560 568; 3 696 077; 2 967 807; 3 282 587 i w patencie brytyjskim nr 1 184 321.

Znany jest z opisu patentowego USA nr 3 909 378 (Walmsley) inny typ fluorowego polimeru zapewniającego wymianę jonową w ogniwach elektrolitycznych w czasie reakcji elektrolizy w roztworze soli.

Dalsze opisy technologii dotyczących membran stosowanych w ogniwach elektrolitycznych znajdują się w opisach patentowych USA nr nr 3 017 338 (Butler), 3 775 272 (Danna), 3 960 697 (Kircher), 4 010 085 (Carlin) i 4 069 128 (Westerlund).

Zastosowanie membran z kwasu perfluorowanego sulfonowego jest także opisane w literaturze technicznej tzn. w Dupont Magazine, maj-czerwiec 1973, strony 22-25 i w referacie zatytułowanym Perfluorinated on Exchange Membrane autorów Grot, Munn i Walmsley, przedstawionym na 141 Międzynarodowym Sympozjum Towarzystwa Elektrochemicznego (National Meeting of the Electrochemical Society) w Houston, Tex., maj 7-11, 1972.

Struktura elektrod stosowanych w ogniwach elektrolitycznych jest przedstawiona w wyżej wymienionych dokumentach patentowych. Dodatkowo, poniższe dokumenty patentowe przedstawiają szczególne układy anod i katod stosowane w ogniwach elektrolitycznych.

Znane jest z opisu patentowego USA nr 3 375 184 (Giacopelli) ogniwo elektrolityczne zawierające sterowane elektrody mieszane, które stanowią płaskie płyty.

Znane jest z opisu patentowego USA nr 3 951 767 (Lohreberg) wykorzystanie płaskich, płytowych anod elektrolitycznych zawierających rowki wzdłuż dolnych ścianek dla przewodzenia pęcherzyków powietrza powstających w czasie procesu elektrolizy.

Znane jest z opisu patentowego USA nr 565 953 (Andreoli) urządzenie galwanizacyjne zawierające zespół ekranów, które nie są połączone w obwód elektryczny i powodują odkładanie się na nich metalu wydzielanego w czasie elektrolizy.

W Elektrochemicznej Technologii 5, 56-58 (1967), w artykule zatytułowanym Źawartość chloru w ClO2 powstałym w wyniku elektrolizy NaCl (Electrochemical . Technology The ClO2 content of chlorine obtained by electrolysis of NaCl) Western i Hoogland stwierdzają, że ClO2 nie jest produkowany w wyniku elektrolizy NaCl przy braku obecności chloranów.

Znany jest z opisu patentowego USA nr 4 256 552 (Sweeney) elektrolityczny generator do chlorowania basenów i systemów wodnych, w których bipolarna elektroda jest umieszczona w komorze anodowej pomiędzy anodą i membraną przepuszczającą kationy w ścianie oddzielającej komory.

Znane jest z opisu patentowego USA nr 4 334 968 (Sweeney) ulepszenie ogniwa czy generatora z opisu patentowego USA nr 4 256 552, a także produkcja dwutlenku chloru w ogniwie.

W opisie patentowym USA nr 4 248 681 (Sweeney) ujawniono sposób produkcji mieszaniny chloru i dwutlenku chloru w ogniwach z patentów USA nr nr 4 256 552 i 4 334 968 i przedstawiono pewne optymalne warunki produkcji.

W opisie patentowym USA nr 4 308 117 (Sweeney) ujawniono ogniwo zawierające trzy komory, z anodą i katodą w zewnętrznych komorach i bipolarną elektrodę w centralnej komorze. Membrana przepuszczająca kationy jest umieszczona w ścianie pomiędzy centralną, komorą a komorą katodową, natomiast membrana przepuszczaaąca aniony jest umieszczona w ścianie pomiędzy centralną komorą a komorą anodową.

W opisie patentowym USA nr 4 324 635 (Sweeney) ujawniono ogniwo zawierające komorę anodową, komorę katodową i oddzielającą ścianę zawieraaącą membranę przepuszczającą kationy. Ogniwo zawiera pompę powodującą przepływ części roztworu katodowego z komory katodowej do komory anodowej dla regulowania pH.

176 918

W opisie patentowym USA nr 4 804 449 (Sweeney) ujawniono elektrolityczny generator zawierający komorę anodową, komorę katodową i przynajmniej jedną ścianę oddzielającą, komorę anodową od katodowej i zawierającą membranę, przez którą następuje wymiana jonów, a także przynajmniej jedną elektrodę bipolarną umieszczoną albo w komorze anodowej albo w komorze katodowej.

Stwierdzono, że optymalny stopień kontroli biologicznej aktywności, tworzenia się kamienia i korozji może być osiągnięty dzięki wykorzystaniu substancji gazowej stanowiącej mieszaninę chloru i dwutlenku chloru. Urządzenia elektrolityczne opisane w wyżej wymienionych dokumentach patentowych służą głównie do produkcji chloru w wyniku reakcji elektrolizy. Wiele z wyżej wymienionych odnośników opisuje produkcję chloru w sposób nieciągły. Sposób nieciągły znany jest z tego, że powoduje powstanie zmian w składzie produkowanego gazu, ponieważ stężenie elektrolitu zmienia się w czasie trwania procesu, co ogranicza skuteczność tych urządzeń. Dodatkowo, wiele ogniw elektrolitycznych znanych ze stanu techniki działa w sposób nie zapewniający dużej sprawności elektrycznej z powodu ich konstrukcji, co wymaga dużego napięcia wejściowego ze względu na rezystancję wewnętrzną ogniwa elektrolitycznego i dla przeprowadzenia reakcji elektrochemicznej.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji ogniwa elektrolitycznego do produkcji mieszaniny gazu utleniającego.

Ogniwo elektrolityczne do produkcji mieszaniny gazu utleniającego, zwłaszcza do odkażania zbiorników wodnych zawierające płytę anodową i płytę katodową, pomiędzy którymi jest umieszczona płyta membranowa oddzielona od nich uszczelkami oraz co najmniej jedną komorę katodową i sąsiadującą z nią co najmniej jedną komorę anodową połączone z odpowiadającymi im zbiornikami, według wynalazku charakteryzuje się tym, że płyta anodowa stanowi ściankę komory anodowej, a prz^<ci-wl^gła jej płyta katodowa stanowi ściankę komory katodowej, przy czym korzystnie płyta anodowa jest połączona ze zbiornikiem anolitu, a płyta katodowa jest połączona ze zbiornikiem katolitu, zaś oba zbiorniki są wyposażone w zespoły kontrolujące gęstości względne odpowiednio anolitu i katolitu.

Korzystnie ze zbiornikiem anolitu jest połączony uzupełniający zbiornik anolitu zawierający nasycony anolit.

Korzystnie pomiędzy uzupełniającym zbiornikiem anolitu a właściwym zbiornikiem anolitu jest umieszczona pompa.

Korzystnie zespół kontrolujący gęstość względną anolitu w zbiorniku anolitu zawiera czujnik ustalający poziom przepływu przez pompę.

Korzystnie zespół kontrolujący gęstość względną katolitu w zbiorniku katolitu zawiera czujnik ustalający ilość wody dopływającej do zbiornika katolitu.

Korzystnie zbiornik anolitu jest połączony z wieloma płytami anodowymi, zaś zbiornik katolitu jest połączony z wieloma płytami katodowymi.

Ogniwo elektrolityczne do produkcji mieszaniny gazu utleniającego zawierające płytę anodową i płytę katodową, pomiędzy którymi jest umieszczona płyta membranowa oddzielona od nich uszczelkami oraz co najmniej jedną komorę katodową i sąsiadującą z nią co najmniej jedną komorę anodową połączone z odpowiadającymi im zbiornikami, według wynalazku charakteryzuje się tym, że umieszczona pomiędzy płytą anodową i płytą membranową uszczelka anodowa zawiera centralne wgłębienie, tworzące komorę anodową pomiędzy powierzchniami płyty anodowej i płyty membranowej, zaś uszczelka katodowa umieszczona pomiędzy płytą katodową i płytą membranową zawiera centralne wgłębienie tworzące komorę katodową pomiędzy powierzchniami płyty katodowej i płyty membranowej, przy czym co najmniej jedna płyta anodowa jest połączona ze zbiornikiem anolitu połączonym z uzupełniającym zbiornikiem anolitu, a ponadto zawiera zespół do doprowadzenia nasyconego anolitu przy odpowiednim poziomie przepływu z uzupełniającego zbiornika do zbiornika anolitu, zaś z płytą katodowąjest połączony zbiornik katolitu.

Korzystnie zbiornik katolitu jest połączony z zespołem do regulacji dopływu świeżej wody do tego zbiornika.

Korzystnie zespół doprowadzania nasyconego roztworu anolitu zawiera pompę dołączoną pomiędzy uzupełniającym zbiornikiem anolitu a zbiornikiem anolitu.

176 918

Korzystnie zbiornik anolitu zawiera czujnik pomiarowy monitorujący gęstość względną anolitu w zbiorniku i poziomu przepływu przez pompę.

Korzystnie zbiornik anolitu i zbiornik katolitu zawiera wężownicę chłodzącą.

Korzystnie w komorze anodowej jest umieszczona dwubiegunowa elektroda.

Korzystnie zbiorniki anolitu i katolitu są połączone odpowiednio z wieloma płytami anodowymi i płytami katodowymi.

Korzystnie pomiędzy każdą płytą anodową a zbiornikiem anolitu jest włączony anodowy przewód rozgałęziony, zaś pomiędzy każdą płytą katodową a zbiornikiem katolitu jest włączony katodowy przewód rozgałęziony.

Korzystnie pomiędzy każdą płytą anodową a zbiornikiem jest dołączony przewód rozgałęziony dla mieszaniny gazowej, zaś pomiędzy każdą płytą katodową a zbiornikiem katolitu jest dołączony przewód rozgałęziony dla gazu i katolitu.

Korzystnie zbiornik anolitu zawiera co najmniej jeden wylot anolitu, zaś zbiornik katolitu zawiera co najmniej jeden wylot katolitu.

Korzystnie zbiornik anolitu zawiera co najmniej jeden wylot mieszaniny gazu, zaś zbiornik katolitu zawiera co najmniej jeden wylot gazu i katolitu.

Ogniwo elektrolityczne do produkcji mieszaniny gazu utleniającego zwłaszcza do odkażania zbiorników wodnych zawierające: płytę anodową i płytę katodową, pomiędzy którymi jest umieszczona płyta membranowa oddzielona od nich uszczelkami oraz co najmniej jedną komorę katodową i sąsiadującą z nią co najmniej jedną komorę anodową połączone z odpowiadającymi im zbiornikami, według wynalazku charakteryzuje się tym, że płyta anodowa, uszczelka anodowa i płyta membranowa tworzą komorę anodową umieszczoną w centralnym wgłębieniu pomiędzy powierzchniami płyty anodowej i płyty membranowej, przy czym pomiędzy płytą anodową i płytą membranową jest umieszczona dwubiegunowa elektroda, zaś płyta katodowa, uszczelka katodowa i płyta membranowa tworzą komorę umieszczoną w centralnym wgłębieniu uszczelki katodowej pomiędzy powierzchniami płyty katodowej i płyty membranowej, przy czym korzystnie płyta anodowa jest połączona ze zbiornikiem anolitu, a płyta katodowa jest połączona ze zbiornikiem katolitu, zaś oba zbiorniki są wyposażone w zespoły kontrolujące gęstości względne odpowiednio anolitu i katolitu.

Korzystnie zbiornik uzupełniający jest połączony hydraulicznie ze zbiornikiem anolitu.

Korzystnie pomiędzy uzupełniającym zbiornikiem anolitu a właściwym zbiornikiem anolitu jest dołączona pompa.

Korzystnie zespół kontrolujący gęstość względną anolitu zawiera czujnik, a również zespół kontrolujący gęstość względną katolitu zawiera czujnik.

Korzystnie zbiornik anolitu zawiera zespół utrzymujący wcześniej określoną wartość temperatury anolitu zawartej w tym zbiorniku, a również zbiornik katolitu zawiera zespół utrzymujący wcześniej określoną wartość temperatury katolitu zawartej w tym zbiorniku.

Korzystnie płyta anodowa każdego z ogniw jest połączona ze wspólnym zbiornikiem anolitu, zaś płyta katodowa każdego z ogniw jest połączona ze wspólnym zbiornikiem katolitu.

Dzięki przeprowadzeniu reakcji elektrolizy w komorze anodowej, powstaje mieszanina gazów utleniających składająca się z dwutlenku chloru (CIO2) i chloru (CI2), a w komorze katodowej powstaje wodór (H2). Reakcja elektrolizy w komorze anodowej jest przeprowadzana do końca poprzez skuteczne usunięcie H2 w komorze katodowej i przejście jonów sodowych (Na+) z komory anodowej przez przepuszczalną membranę w płycie membranowej, które wchodzą w reakcję z grupą wodorotlenową (OH^-) w komorze katodowej tworząc wodorotlenek sodowy (NaOH).

Ogniwo elektrolityczne umożliwia wytwarzanie mieszaniny gazów utleniających o wybranym składzie i ilości przy tak niskich wartościach napięcia dzięki zmniejszonej objętości elektrolitu w komorze anodowej i katodowej wynikającej z konstrukcji ogniwa elektrolitycznego wyposażonego w zewnętrzne zbiorniki anolitu i katolitu.

Ponadto zastosowanie ciągłego systemu doprowadzania anolitu zamiast systemu porcjowego pozwala na wytworzenie gazu utleniającego zawierającego spójne proporcje mieszaniny wymaganych rodzajów gazów utleniających.

176 918

Ogniwo elektrolityczne umożliwia produkcję mieszaniny gazu utleniającego zawierającej chlor i dwutlenek chloru w odpowiedniej proporcji, zapewniając maksymalną kontrolę biologicznej aktywności, wytwarzania kamienia i korozji w zbiorniku wodnym. Elektrolityczne ogniwo ułatwia produkcję chloru i dwutlenku chloru w odpowiednich proporcjach bez występowania zmian tych proporcji w czasie działania ogniwa elektrolitycznego. Elektrolityczne ogniwo według wynalazku jest skonstruowane w sposób, który zapewnia wysoką sprawność, dla skutecznego wykorzystania energii w celu przeprowadzenia reakcji elektrolizy i produkcji pożądanych gazów.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia pierwszy wybrany przykład wykonania ogniwa elektrolitycznego wykonanego według wynalazku w częściowo schematycznym przekroju, fig. 2 - płytę anodową ogniwa elektrolitycznego w widoku z góry, fig. 3 - uszczelkę stosowaną do wykonania ogniwa elektrolitycznego w widoku z góry, fig. 4 - płytę membranową wyposażoną w przepuszczalną membranę zastosowaną do wykonania ogniwa elektrolitycznego w widoku z góry, fig. 5 - wykres ilustrujący analizę spektrofotometryczną w ultrafiolecie roztworu anolitu płynącego w ogniwie elektrolitycznym pracującym w ustalonych warunkach, fig. 6 - przykład wykonania ogniwa elektrolitycznego wyposażonego w dwubiegunową elektrodę w częściowo schematycznym przekroju poprzecznym, fig. 7 - przykład wykonania uszczelki zawierającej dwubiegunową elektrodę w widoku z góry, fig. 8 - drugi wybrany przykład wykonania ogniwa elektrolitycznego z fig. 1 w częściowo schematycznym przekroju poprzecznym, fig. 9 - pierwszy wybrany przykład wielkoelektrolitowego ogniwa składającego się z szeregu ogniw elektrolitycznych według wynalazku w rzucie perspektywicznym oraz fig. 10 - drugi wybrany przykład wielkoelektrolitowego ogniwa składającego się z szeregu ogniw elektrolitycznych według wynalazku w rzucie perspektywicznym.

Figura 1 przedstawia pierwszy wybrany przykład wykonania ogniwa elektrolitycznego według wynalazku. Elektrolityczne ogniwo 10 jest wyposażone w anodową płytę 12 utworzoną przez płaski arkusz sztywnego materiału posiadającego otwory na śruby (nie pokazane) rozmieszczone na jego obwodzie. Płyta anodowa 12 jest wykonana z dowolnego materiału przewodzącego prąd elektryczny i odpornego chemicznie na działanie elektrolitu i produktów elektrolizy powstających na płycie anodowej 12, odpornego elektrochemicznie na utlenianie i mechanicznie sztywnego, który mógł być wykorzystany jako element konstrukcyjny ogniwa elektrolitycznego zawierający elektrolit. Do odpowiednich materiałów, z których można wykonać płytę anodową 12 należą niob, cyrkon, grafit lub tytan. Wybrana płyta jest wykonana z tytanu. Ponadto korzystne jest, aby powierzchnia płyty anodowej 12 stykająca się z roztworem elektrolitu w ogniwie 10 była pokryta materiałem przewodzącym prąd elektryczny. Odpowiednie powłoki płyty anodowej 12 obejmują platynę, ruten lub iryd. Wykonanie takiej powłoki na płycie anodowej 12 jest korzystne ze względu na fakt, że chemicznie i elektrochemicznie odporne materiały, z których wykonana jest płyta anodowa 12, nie są na ogół dobrymi przewodnikami prądu elektrycznego. W związku z tym powłoka taka zwiększa przewodność elektrycznej płyty anodowej w miejscu jej kontaktu z roztworem elektrolitu. W wybranym przykładzie wykonania płyta anodowa 12 jest pokryta powłoką z rutenu.

Płycie anodowej 12 można nadawać rozmaite kształty geometryczne, na przykład kwadratu, prostokąta, koła i temu podobnych. Wybrana płyta anodowa 12 ma kształt prostokąta o wymiarach 3(5 cm nia 13 cm. Kształt p^r^o^^^^^ąt^jy został wybrany dlatego, poni^^^r^jż uważa się, że wpływa on na wielkość i odrywanie się pęcherzyków gazu powstających w komorze ogniwa elektrolitycznego 10. Komora ogniwa elektrolitycznego 10 o wysokości większej niż jej szerokość ułatwia uzyskanie małych pęcherzyków gazu w elektrolicie i tym samym pozwala zmniejszyć do minimum potencjał otwartego obwodu powstający na powierzchni płyty anodowej 12. Płyta anodowa 12 ma grubość wystarczającą dla zapewnienia żądanego stopnia mechanicznej sztywności ogniwa elektrolitycznego 10. W wybranym przykładzie wykonania płyta anodowa 12 ma w przybliżeniu grubość dwóch milimetrów.

Przechodząc od płyty anodowej 12 do płyty katodowej 30 ogniwa 10 (od lewej do prawej na fig. 1) w pobliżu powierzchni anodowej płyty 12 znajduje się uszczelka 14 anody 12. Uszczelka 14 jest wykonana z arkusza sprężystego materiału, posiadającego w środkowej

176 918 części uszczelki 14 wgłębienie 16 (pokazane na fig. 3). Uszczelka 14 posiada szereg otworów 18 dla śrub usytuowanych na jej obwodzie odpowiadających rozmieszczeniu szeregu otworów dla śrub w płycie anodowej 12. Uszczelka 14 jest wykonana z dowolnego sprężystego materiału, który nie przewodzi prądu elektrycznego, jest odporny na wysokie temperatury i na działanie chemikaliów. Do materiałów nadających się do wykonania takiej uszczelki należą: guma silikonowa, chlorowany polichlorek winylu (CPVC), teflon i temu podobne. W wybranym przykładzie wykonania uszczelka została wykonana z typowego CPVC 80.

Aby zapewnić skutecznie funkcjonujące uszczelnienie zapobiegające wyciekaniu elektrolitu z ogniwa elektrolitycznego, wymiary uszczelki 14 anody 12 są w przybliżeniu równe wymiarom płyty anodowej 12. W wybranym przykładzie wykonania, w przypadku ogniwa zasilanego prądem elektrycznym o natężeniu w przybliżeniu 40 amperów, uszczelka 14 ma zewnętrzne wymiary w przybliżeniu 33 centymetry na 13 centymetrów, a wgłębienie 16 może mieć wymiary w przybliżeniu 25 centymetrów na 6 centymetrów. Korzystne jest, aby uszczelka 14 anody 12 miała nieco mniejszą długość niż płyta anodowa 12, aby ułatwić wykonanie elektrycznych połączeń z górną częścią płyty anodowej 12 wystającej z ogniwa 10 jak to widać na fig. 1 i 2.

W pobliżu powierzchni uszczelki 14 anody 12 znajduje się płyta membranowa 20. Płyta membranowa 20 jest wykonana z arkusza przepuszczalnego materiału membranowego, który ułatwia przechodzenie przez jego powierzchnię kationów występujących w elektrolicie. Jak widać na fig. 4, obwodowa część każdej powierzchni arkusza przepuszczalnej membrany 20 jest pokryta powłoką 22 ze sprężystego materiału, który nie przewodzi prądu elektrycznego i jest odporna na wysokie temperatury i chemikalia, na przykład guma silikonowa, teflon i temu podobne. Korzystne jest nałożenie powłoki 22 na obwodową część przepuszczalnej membrany 20 w celu zwiększenia sztywności arkusza przepuszczalnej membrany 20 i wytworzenia nieporowatej powierzchni, która styka się bezpośrednio z uszczelką 14 anody 12 tworząc nieprzepuszczalne dla elektrolitu uszczelnienie.

Płyta membranowa 20 ma taki sam kształt jak uszczelka 14 anody 12, zapewniając skuteczne uszczelnienie za pomocą uszczelki 14 dla utrzymania elektrolitu w obrębie wanny. Wzdłuż obwodowej części płyty membranowej 20 znajduje się szereg otworów 24 na śruby rozmieszczonych w taki sam sposób jak otwory w płycie anodowej 12 i sąsiedniej uszczelki 14. Część 26 przepuszczalnej płyty membranowej 20 nie pokryta powłoką ma taką samą wielkość i kształt jak wgłębienie 16 w uszczelce 14 anody 12. W związku z tym, gdy przylega do uszczelki 14 anody 12 nie pokryta powłoka część 26 przepuszczalnej membrany 20 odpowiada wymiarami i kształtem wgłębieniu 16 w sąsiadującej z nią uszczelce 14 anody 12, przepuszczalna membrana jest wykonana z odpowiedniego materiału, który umożliwi przechodzenie kationów, na przykład jonów sodu (Na+) i temu podobnych, przez jej powierzchnię w celu ułatwienia reakcji elektrolizy prowadzącej do powstawania mieszaniny gazów utleniających w ogniwie elektrolitycznym. Do odpowiednich przepuszczalnych membran należą membrany wykonane z przepuszczalnego dla jonów materiału znajdującego się w sprzedaży pod nazwą handlową NAFlON wytwarzanego przez DuPont Chemical, niejonowego modakrylowego materiału znajdującego się w handlu pod nazwą handlową KANECARON. W wybranym przykładzie wykonania materiałem przepuszczalnej płyty membranowej jest KANECARON. W wybranym przykładzie wykonania arkusz materiału przepuszczalnej płyty membranowej 20 może mieć w przybliżeniu grubość jednego milimetra.

Uszczelka 28 katody 30 przylega do powierzchni płyty membranowej 20. Uszczelka 28 ma takie rozmiary i kształt jak uszczelka 14 anody 12. W związku z tym, dla uproszczenia, można odwołać się do fig. 3 przedstawiającej uszczelkę 14 anody 12. Uszczelka 28 katody 30 jest wykonana z arkusza sprężystego materiału, a w jej środkowej części znajduje się wgłębienie (podobne do wgłębienia 16 z fig. 3). Uszczelka 28 posiada szereg otworów (podobnych do otworów z fig. 3) usytuowanych wzdłuż jej obwodu rozmieszczonych w sposób odpowiadający rozmieszczeniu szeregu otworów 24 dla śrub w sąsiedniej płycie membranowej 20. Uszczelka 28 katody 30 jest wykonana z takich samych rodzajów sprężystego materiału, który nie przewodzi prądu elektrycznego, jest odporny na wysokie temperatury i na

176 918 działanie chemikaliów, które opisano powyżej przy okazji uszczelki 14 anody 12. W wybranym przykładzie wykonania uszczelka 28 katody 30 jest wykonana z materiału silikonowego.

W wybranym przykładzie wykonania uszczelka 28 katody 30 ma kształt prostokąta, którego zewnętrzne wymiary i wymiary wgłębienia są w przybliżeniu takie same jak wspomniane wyżej zewnętrzne wymiary i wymiary wgłębienia 16 uszczelki 14 anody 12. W związku z tym, gdy uszczelka 28 przylega do powierzchni płyty membranowej 20, to wgłębienie uszczelki 28 katody odpowiada swoimi wymiarami i kształtem nie pokrytej powłoką części 26 przepuszczalnej płyty membranowej 20.

Płyta katodowa 30 przylega do powierzchni uszczelki 28. Płyta katodowa jest wykonana z materiału, który przewodzi prąd elektryczny, jest chemicznie odporny na działanie roztworu elektrolitu i produktów elektrolizy powstających w obrębie wanny oraz charakteryzuje się mechaniczną sztywnością, która pozwala na wykorzystanie go w charakterze elementu konstrukcyjnego utrzymującego elektrolit w obrębie wanny elektrolitycznej. Z uwagi na fakt, że materiał wybrany na płytę katodową nie musi być odporny elektrochemicznie, materiał ten posiada dostateczną przewodność elektryczną i nie wymaga powłoki przewodzącej prąd elektryczny. Ponieważ reakcja utleniania występuje na anodzie, a nie na katodzie, nie jest konieczne, aby materiał wybrany na płytę katodową był chemicznie obojętny. Do odpowiednich materiałów nadających się dla wykonania płyty katodowej należą stal nierdzewna 316 L, stal nierdzewna 317 L lub stal nierdzewna 254 SMO. W wybranym przykładzie wykonania płyta katody może być wykonana ze stali nierdzewnej 316 L.

Płyta katodowa 30 może mieć rozmaite kształty, na przykład kwadratowy, prostokątny, kołowy i temu podobne. Korzystnie jest, aby płyta katodowa 30 miała kształt prostokąta z tych samych przyczyn, które zostały opisane w przypadku anodowej płyty 12. W wybranym przykładzie wykonania wymiary płyty katodowej 30 są takie same jak zewnętrzne wymiary przylegającej do niej uszczelki 28. Płyta katodowa 30, podobnie jak płyta anodowa 12, posiada szereg otworów dla śrub (nie pokazanych) usytuowanych na jej obwodzie rozmieszczonych w sposób odpowiadający rozmieszczeniu szeregu otworów dla śrub w sąsiadującej z nią. uszczelce 28. Płyta katodowa 30 ma dostateczną grubość, która zapewni żądane konstrukcyjne usztywnienie ogniwa. W wybranym przykładzie wykonania płyta katodowa 30 posiada w przybliżeniu grubość trzech milimetrów.

Zespół składający się z płyty anodowej 12, uszczelki 14 anody, płyty membranowej 20, uszczelki 28 katody i płyty katodowej 30 tworzy ogniwo elektrolityczne 10. Elementy te mogą być połączone ze sobą za pomocą konwencjonalnych śrub mocujących, na przykład śrub 32.

Jak pokazują fig. 1 i 2, do powierzchni płyty anodowej 20 po przeciwnej stronie niż uszczelka 14 anody przylega izolacyjna płyta 33 zabezpieczająca przed powstaniem zwarcia elektrycznego między płytą anodową 12 i płytą katodową 30 za pośrednictwem śrub mocujących. Płyta izolacyjna 33 jest wykonana z arkusza materiału nie przewodzącego prądu elektrycznego z szeregiem otworów dla śrub (nie pokazanych) rozmieszczonych na jego obwodzie w sposób odpowiadający rozmieszczeniu szeregu otworów dla śrub w płycie anodowej. Płyta izolacyjna 33 ma mniejsze wymiary niż płyta anodowa 12, przy czym jej wymiary są w przybliżeniu takie same jak zewnętrzne wymiary uszczelki 14 anody. W wybranym przykładzie wykonania płyta izolacyjna jest wykonana z polichlorku winylu (PCW). Aby ponadto uniknąć zwarcia między płytami anodową 12 i katodową 30 korzystne jest, aby śruby mocujące były pokryte powłoką lub umieszczone w tulejach z materiału nie przewodzącego prąd elektryczny.

Komora anodowa 34 znajduje się pomiędzy płytą anodową 12, uszczelką 14 anody i płytą membranową. Objętość komory anodowej 34 wyznaczona jest wgłębieniem 16 w uszczelce 14 anody. W podobny sposób w ogniwie elektrolitycznym 10 uformowana jest komora katodowa 36 utworzona przez płytę katodową 28, uszczelkę katody i płytę membranową 20. Objętość komory katodowej 36 wyznaczona jest przez wgłębienie w uszczelce 28 katody.

Komora anodowa 34 jest skonstruowana w taki sposób, aby pomieścić objętość roztworu elektrolitu 38, w którym pod wpływem przepuszczanego prądu elektrycznego zachodzi

176 918 reakcja elektrolityczna dająca w efekcie mieszaninę gazów utleniających 39 zawierającą pożądaną ilość rodzajów gazu zawierających chlor. W wybranym przykładzie wykonania pojemność komory anodowej 34 wynosi w przybliżeniu 100 milimetrów. Roztwór elektrolitu w komorze anodowej 34 jest anolitem. W komorze katodowej 36 również mieści się pewna ilość innego roztworu elektrolitu 40, w którym pod wpływem przepuszczanego prądu elektrycznego zachodzi reakcja elektrolityczna i wytwarzany jest wodór. W wybranym przykładzie wykonania pojemność komory katodowej 36 wynosi w przybliżeniu 100 mililitrów. Roztwór elektrolitu stosowany w komorze katodowej jest katolitem. Jakkolwiek ujawniona została przybliżona pojemność komory anodowej 34 i katodowej 36, to rozumie się, że pojemność każdej komory zależy od odstępu między płytą anodową 14 i płytą katodową 30, który może być różny.

Odpowiedni anolit zawiera rozpuszczalną w wodzie sól chlorkową. na przykład chlorek sodowy (NaCl), chlorek potasowy (KCił), chlorek litowy (LiCl), chlorek rubidowy (RbCl), chlorek cezowy (CsCl), chlorek amonowy (NH4CI), chlorek magnezowy (MgCk), chlorek wapniowy (CaCh) i temu podobne. Odpowiedni anolit również zawiera sole chlorynowe, na przykład chloryn sodowy (NaClOi), sam lub domieszany do rozpuszczalnych w wodzie soli chlorkowych. Konieczne może być, aby anolit zawierał pewną ilość soli chlorynowej ponieważ elektrolityczne wytwarzanie gazowego dwutlenku chloru (OO2) nie występuje dotąd, dopóki w anolicie obecny jest jon chlorynowy (ClO2 ). W wybranym przykładzie wykonania anolit zawiera chlorek sodowy (NaCl). W celu ułatwienia przebiegu reakcji elektrolitycznej w komorze anodowej 34 wybrany katolit powinien szybko ulegać reakcji elektrolitycznej w taki sposób, aby produkty jego elektrolizy szybko łączyły się z produktami elektrolizy anolitu i w ten sposób doprowadzić do końca reakcję w komorze anodowej 34 dającą mieszaninę gazu utleniającego 39. W wybranym przykładzie wykonania katolit zawiera wodorotlenek sodowy (NaOH), który powstaje jako produkt reakcji między jonami wodorotlenowymi (OH) powstałymi w wyniku elektrolizy cząsteczek wody w komorze katody i jonami sodowymi (Na+) powstałymi w wyniku elektrolizy NaCl w komorze anodowej 34. Katoljtem może być w związku z tym początkowo woda, ale w trakcie pracy ogniwa ulega on szybko elektrolizie i reaguje tworząc wodorotlenek analogiczny do określonego wybranego anolitu.

W celu zmniejszenia do minimum oporności ogniwa elektrolitycznego 10 wiążącej się z przepływem prądu elektrycznego przez anolit i katolit konieczne jest, aby odstęp między płytą, anodową 12 i płytą katodową 30 był jak najmniejszy. Dla uzyskania- najmniejszej wewnętrznej oporności odstęp między płytami anodową 12 i katodową 30 może wahać się w granicach od sześciu milimetrów do siedmiu centymetrów. Taki zakres odległości między płytą anodową 12 i katodową 30 ułatwia również przepływ anolitu i katolitu odpowiednio w komorze anodowej 34 i katodowej 36. Pożądany odstęp można uzyskać poprzez dobór grubości uszczelek 14, 28 anody i katody. W wybranym przykładzie wykonania odstęp między płytą anodową 12 i płytą katodową 30 wynosi w przybliżeniu trzynaście milimetrów. W wybranym przykładzie wykonania uszczelki 14, 28 anody i katody miałyby grubość 6,5 milimetra każda.

Wlot 42 anolitu jest usytuowany w pobliżu dolnej części płyty anodowej 12 przechodząc przez płytę anodową 12 do komory anodowej 34 jak to pokazano na fig. 1 i 2. Wlot 42 anolitu jest zamocowany do płyty anodowej 12 za pomocą konwencjonalnych elementów, na przykład połączenia gwintowanego, zgrzewanego lub temu podobnego. Wlot 42 anolitu składa się z gwintowanego łącznika zapewniającego gwintowe połączenie z przepływową rurą 44 anolitu. Wlot 42 anolitu jest usytuowany w takiej odległości od końcowej części płyty anodowej 12, aby uszczelka 14 anody nie utrudniała dopływu anolitu do komory anodowej 34.

Wylot 46 anolitu i mieszanki gazu jest usytuowany w górnej części płyty anodowej 12 i przechodzi przez płytę anodową 12 do wnętrza komory anodowej 34, jak to pokazano na fig. 1 i 2. Podobnie jak wlot 42 anolitu, wylot 46 anolitu jest połączony z płytą anodową 12 za pomocą konwencjonalnych elementów połączeniowych opisanych powyżej. Wylot 46 anolitu i mieszaniny gazów składa się z gwintowanego łącznika, z którym połączona jest za pomocą złącza gwintowego przepływowa rura 46 mieszaniny gazu.

176 918

Zbiornik 50 anolitu stanowi szczelny pojemnik znajdujący się na zewnątrz komory anodowej 34 zawierający z góry ustaloną ilość anolitu. Zbiornik 50 anolitu zasila w anolit komorę anodową. 34 i odbiera mieszaninę gazów utleniających wytwarzanych w komorze anodowej 34 oraz anolit przepływający przez komorę anodową 34. Zbiornik 50 anolitu i komora anodowa 34 są skonstruowane tak, aby stosunek anolitu w zbiorniku 50 anolitu do anolitu w komorze anodowej 34 mieścił się w zakresie od 5000:1 do 1:1. W pierwszym wybranym przykładzie wykonania zbiornik 50 anolitu ma pojemność około jednego litra. W związku z tym, w pierwszym wybranym przykładzie wykonania stosunek anolitu w zbiorniku 50 anolitu do anolitu w komorze anodowej 34 wynosi w przybliżeniu 10:1.

Zbiornik 50 anolitu posiada wylot 52 anolitu usytuowany w dolnej części zbiornika i zawsze zalany anolitem. Wylot 52 anolitu połączony jest z przepływową rurą 44 anolitu połączoną z wlotem 42 anolitu w płycie anodowej 12.

Zbiornik 50 anolitu posiada w górnej części wlot 54 mieszaniny gazów i anolitu połączony z przepływową rurą 48 mieszaniny gazów połączoną z wylotem 46 mieszaniny gazów z płyty anodowej 12. Wlot 54 mieszaniny gazów jest usytuowany w takiej odległości od górnej części zbiornika 50 anolitu, aby znajdował się poniżej poziomu cieczy anolitowej w zbiorniku 50 anolitu. Korzystne jest usytuowanie wlotu 54 mieszaniny gazów poniżej poziomu anolitu w celu ułatwienia odprowadzania mieszaniny gazów utleniających 39 z komory anodowej 34 i zarazem ułatwienia przepływu anolitu przez komorę anodową 34. W związku z tym, mieszanina gazu 39 dostaje się do zbiornika 50 anolitu w dwufazowym strumieniu, w którym gaz zostaje oddzielony od fazy ciekłej przed opuszczeniem zbiornika 50 przez wylot 56 gazu zbiornika 50 anolitu.

Zbiornik 50 anolitu posiada w pobliżu dna zasilający wlot 58 anolitu. Zasilający wlot 58 anolitu jest połączony z zasilającą rurą 60 anolitu wychodzącą z uzupełniającego zbiornika 62 anolitu i połączoną z nim hydraulicznie. Uzupełniający zbiornik 62 anolitu stanowi zamknięty pojemnik wykorzystywany do przygotowywania i przechowywania roztworu anolitu. Zasilająca rura wlotowa 60 anolitu połączona jest z odpływowym wylotem 64 anolitu usytuowanym na dnie uzupełniającego zbiornika 62 anolitu. Roztwór anolitu przygotowywany jest przez otwarcie zbiornika 62 i wprowadzenie z góry ustalonej ilości żądanego materiału zawierającego rozpuszczalny w wodzie chlorek, na przykład NaCl. Uzupełniający zbiornik 62 anolitu posiada wlot 66 wody, usytuowany w pobliżu górnej części podłączony do źródła wody. W razie potrzeby istnieje możliwość zainstalowania regulatora poziomu w celu regulacji dopływu wody do zbiornika uzupełniaj ącego 62 dla utrzymania w nim stałego poziomu roztworu anolitu. Rozpuszczalny w wodzie chlorek jest rozpuszczany tworząc roztwór z wprowadzoną do zbiornika uzupełniającego 62 wodą. Korzystne jest, aby roztwór anolitu znajdujący się w zbiorniku uzupełniającym 62 anolitu był roztworem nasyconym. Gęstość względna nasyconego roztworu NaCl wynosi od około 1,19 do 1,20.

Stwierdzono, że korzystne ilości Cl2 i ClO2 tworzące mieszaninę gazu utleniającego można uzyskać wówczas, gdy anolit NaCl w komorze anodowej 34 ma gęstość względną wynoszącą około 1,1, to znaczy roztwór nie jest nasycony. Różnica między gęstością względną anolitu w zbiorniku uzupełniającym 62 i w zbiorniku 50 anolitu wystarczy, aby nastąpił przepływ grawitacyjny roztworu anolitu ze zbiornika uzupełniaj ącego 62 anolitu do zbiornika 50 anolitu przez zasilającą rurę wlotową 60 anolitu. Ta różnica w gęstości właściwej wystarczy, aby zapewnić zasilanie grawitacyjne bez potrzeby zwiększania wysokości ciśnienia anolitu w uzupełniającym zbiorniku 62 anolitu poprzez utrzymywanie poziomu anolitu powyżej poziomu anolitu w zbiorniku 50 anolitu lub umieszczanie uzupełniającego zbiornika 62 anolitu powyżej zbiornika 50 anolitu.

Stwierdzono również, że wytwarzanie pożądanych ilości Cl2 i ClO2 następuje wówczas, gdy ma miejsce konwersja jonów chlorkowych (Cl) w anolicie na jon chloranowy (OO2), który jest poprzednikiem gazowego ClO2. W związku z tym, gdy wytwarzany jest ClO2 w anolicie, obecny jest jon chloranowy (ClO2~). Obecność jonu OO2 w anolicie jako dowód wytwarzania ClO2 zostanie omówiona szczegółowo poniżej.

Korzystne jest, aby nasycony roztwór NaCl był doprowadzany do zbiornika anolitu 50 w celu utrzymania gęstości właściwej roztworu NaCl w zbiorniku 50 anolitu i w komorze

176 918 anodowej 34. W miarę przebiegu elektrolizy w komorze anodowej 34 gęstość względna anolitu znajdującego się w komorze anodowej 34 maleje na skutek wytwarzania CL i uwalniania jonów Na+ oraz ich migracji przez przepuszczalną płytę membranową. 20 do komory katodowej 36. Gęstość właściwa anolitu w komorze anodowej 34 utrzymywana jest w z góry ustalonym zakresie wielkości poprzez ciągłe wprowadzanie nasyconego anolitu w postaci nasyconego roztworu NaCl ze zbiornika uzupełniającego 62 anolitu do zbiornika anolitu 50. Nasycony roztwór NaCl wpływający do zbiornika anolitu 50 służy do uzupełnienia lub zwiększenia gęstości właściwej anolitu w zbiorniku anolitu 50 do wymaganego poziomu, aby umożliwić wytwarzanie mieszaniny gazów utleniających o wybranym składzie.

Wlot 68 katolitu jest usytuowany z pobliżu dolnej części płyty katodowej 30 i przechodzi przez płytę katodową 30 do komory katodowej 36. Wlot 68 katolitu, podobnie jak wlot 42 anolitu, jest połączony z płytą, katodową 30 za pomocą konwencjonalnych elementów połączeniowych opisanych powyżej. Otwór wlotu 68 katolitu jest nagwintowany w celu uzyskania gwintowego połączenia z zasilającą rurą 70 katolitu. Wylot 72 gazu i katolitu znajduje się w pobliżu górnej części płyty katodowej 30 i przechodzi przez nią do wnętrza komory katodowej 36. Wylot 72 gazu i katolitu jest połączony z płytą katodową 50 za pomocą konwencjonalnych elementów połączeniowych opisanych powyżej w odniesieniu do wylotu 46 gazu i anolitu. Otwór wylotowy gazu umożliwia przepływ katolitu przez komorę katodową 36 oraz swobodny odpływ gazów 73 wytwarzanych w komorze katodowej 36 ogniwa elektrolitycznego 10. Wylot gazu 73 posiada gwintowaną część umożliwiającą gwintowe połączenie z rurą 74 przepływu gazu.

Katolit jest przechowywany w zbiorniku 76 katolitu. Zbiornik 76 katolitu stanowi szczelny pojemnik mieszczący pewną ilość katolitu. Zbiornik 76 katolitu i komora katodowa 36 mają taką konstrukcję, aby stosunek katolitu w zbiorniku 76 katolitu do katolitu w komorze katodowej 36 wahał się w granicach od 5000:1 do 1:1. W pierwszym wybranym przykładzie wykonania zbiornik 76 katolitu ma pojemność około jednego litra. W związku z tym w pierwszym wybranym przykładzie wykonania stosunek katolitu w zbiorniku 76 katolitu do katolitu w komorze katodowej 36 wynosi w przybliżeniu 10:1.

Zbiornik 76 katolitu posiada wylot katolitu 78 usytuowany w pobliżu dna zbiornika 76 i zawsze zalany katolitem. Otwór wylotu 78 katolitu posiada gwintowaną część w celu połączenia z zasilającą rurą 70 katolitu połączoną z płytą katodową 30. Zbiornik 76 katolitu posiada wlot 80 gazu i katolitu w pobliżu swojej górnej części. Wylot 72 gazu posiada gwintowaną część dla połączenia go z rura przepływową 74 gazu połączoną z płytą katodową 30. W wybranym przykładzie wykonania wlot 80 gazu jest usytuowany w takiej odległości od końcowej części zbiornika 76 katolitu, aby znajdował się poniżej poziomu cieczy katolitowej znajdującej się zbiorniku 76 katolitu. Korzystne jest usytuowanie wlotu 80 gazu poniżej poziomu katolitu w celu ułatwienia odprowadzania gazu z komory katodowej 36 i zarazem przepływu katolitu przez komorę katodową. Katolit z komory katodowej 36 wpływa do zbiornika 76 katolitu dwufazowym strumieniem, w którym gaz zostaje oddzielony od fazy ciekłej przed opuszczeniem zbiornika 50 przez wylot 82 gazu zbiornika 50 katolitu w górnej jego części.

W wybranym przykładzie wykonania roztwór NaOH znajdujący się w zbiorniku 50 katolitu ma gęstość względną rzędu 1,05 do 1,13. Wykazano, że katolit o takiej gęstości względnej wprowadzony do komory katodowej poprawia optymalny stopień transferu jonów Na* przez przepuszczalną płytę membranową 26 z komory anodowej 34 do komory katodowej 36. Przechodzenie jonów Na+ z komory anodowej 34 do komory katodowej 36 zwiększa ilość mieszaniny gazu utleniającego, tzn. usunięcie jonów Na+ z komory anodowej 34 umożliwia przeprowadzenie pełnej elektrolizy w komorze anodowej 34. Katolit o gęstości względnej mniejszej niż około 1,05 zapewnia powstanie na przepuszczalnej płycie membranowej 26 wyższego gradientu stężenia niż potrzebny jest do osiągnięcia wybiórczego przechodzenia jonów Na+ przez przepuszczalną płytę membranową 26. Wysoki gradient stężenia wytworzony przez użycie katolitu o gęstości względnej niższej niż około 1,05 spowoduje raczej przechodzenie przez membranę jonów anolitu, tj. NaCl, a tym samym zmniejszenie ilości mieszaniny gazu utleniającego wytwarzanej w komorze anodowej 34. Katolit o gęstości względnej

176 918 wyższej niż 1,13 nie wytworzy na przepuszczalnej membranie żądnego gradientu stężenia powodującego przejście jonów Na* z komory anodowej 34 przez płytę membranową 26, również zmniejszając ilość mieszaniny gazu utleniąiącego wytwarzanej w komorze anodowej 34.

W miarę przepływu katolitu NaOH ze zbiornika 76 katolitu do komory katodowej 36 cząsteczki wody obecne w roztworze ulegają elektrolizie tworząc gazowy H2 i jony OH . Jony OH i Na+, przechodzące przez płytę membranową 26 z komory anodowej 34 przepływają przez komorę katodową 36 do zbiornika 76 katolitu za pośrednictwem przepływowej rury 74 gazu. Tak więc podczas pracy ogniwa elektrolitycznego stężenie jonów Na i OH w zbiorniku 76 katolitu wzrasta, zwiększając gęstość względną katolitu. W celu utrzymania żądanej gęstości względnej katolitu w zbiorniku 76 katolitu i w komorze katodowej 36 zbiornik 76 katolitu zawiera wlot 84 świeżej wody do rozcieńczania katolitu przez dodanie wody oraz spustowy wylot katolitu (nie pokazany) do utrzymywania żądanego poziomu katolitu i odprowadzania ze zbiornika 76 katolitu nadmiaru jonów Na+.

Zbiornik 76 katolitu zawiera również zespół regulacyjny wody do regulowania ilości wody wpływającej do zbiornika 76 w oparciu o gęstość względną katolitu. Zespół regulacyjny wody może zawierać przełącznik areometryczny, np. magnetyczny przekaźnik hermetyczny, przetwornik halotronowy, optyczny czujnik ultrafioletowy itp. W pierwszym wybranym przykładzie wykonania zespół regulacyjny wody obejmuje areometr 86, który po przekroczeniu wartości 1,13 gęstości względnej katolitu, wznosi się do mechanizmu zwalniającego, uruchamiającego dopływ wody do zbiornika 76 katolitu z wlotu 84 świeżej wody. Wraz z napływem świeżej wody do zbiornika 76 katolitu i podnoszeniem poziomu katolitu, nadmiar jonów Na+ wydostaje się ze zbiornika 76 przez spustowy wylot katolitu. Po odzyskaniu właściwego zakresu gęstości względnej katolitu areometr 86 opada, odcinając dopływ wody do zbiornika 76. Jest to tylko jeden z przykładów wykonania zespołu regulującego gęstość względną katolitu w zbiorniku 76 katolitu.

Ogniwo elektrolityczne 10 zbudowane według wynalazku wytwarza mieszaninę gazu utleniającego zawierającą ClO2 i CE w komorze anodowej 34 przez powstanie różnicy napięć w zakresie od trzech do dziesięciu woltów między płytą anodową 12 i płytą katodową 36. Stosunkowo niewielka ilość anolitu i katolitu umieszczone odpowiednio w komorze anodowej 34 i komorze katodowej 36 (około 100 ml w każdej z komór) daje w efekcie stosunkowo niski opór wewnętrzny ogniwa elektrolitycznego 10. Z kolei ten obniżony opór wewnętrzny pozwala na pracę ogniwa 10 przy zastosowaniu napięcia tylko nieco większego od napięcia niezbędnego do uzyskania żądanej elektrolizy w komorze anodowej 34 i komorze katodowej 36.

W komorze anodowej 34, NaCl podlega szeregowi reakcji elektrolizy, zależnie od napięcia doprowadzonego między płytę anodową 12 i płytę katodową 30. NaCl w komorze anodowej 12 podlega elektrolizie tworząc początkowo Cl2 i ClO2 w serii przeciwstawnych reakcji elektrolitycznych. Cechą charakterystyczną reakcji jest obecność jonu ClO2^_ w anolicie wytworzonym w serii przeciwstawnych reakcji elektrolitycznych.

Figura 5 przedstawia ultrafioletową analizę spektrometryczną elektrolitu przepływającego przez komorę anodową 34 gdy ogniwo elektrolityczne 10 zbudowane według wynalazku pracuje w warunkach niezmiennych, tj. po około 5 minutach pracy przy napięciu doprowadzonym rzędu 6 V i prądzie około 40 A. Na fig. 5 na obecność jonu ClO2~ wskazuje szczyt 85 absorbancji przy długości fali około 260 nanometrów, przy charakterystycznej długości fali UV dla GO2” wynoszącej około 260 nanometrów.

Ponadto, fig. 4 przedstawia również obecność gazowego ClO2 w anolicie, o czym świadczy szczyt 87 absorbancji przy długości fali około 375 nanometrów, przy charakterystycznej długości fali UV dla gazowego ClO2 wynoszącej około 375 nanometrów.

Korzystny stosunek ClO2 do Cl2 w mieszaninie gazu utlenićy^ącego wynosi około 2: 1. Taki stosunek ClO2 do Cl2 jest pożądany gdyż stwierdzono, że mieszanina gazu utleniającego 0 takich proporcjach wytwarza więcej jonów Cl2 i ClO2 w zbiorniku wodnym, do którego wtryskiwany jest gaz, co pozwala na wychwycenie z wody większej ilości jonów wapnia i ochronę przed osadzaniem kamienia kotłowego. Ponadto gazowy ClO2 ma tę zaletę, że jest trwalszym utleniaczem niż gazowy Cl2. Mimo, iż jest słabszym utleniaczem niż podchloryn

176 918 (OCl2 ), ClO2 jest utleniaczem umiarkowanym, co jest korzystne gdyż jest bezpieczniejszy w użyciu i nie niszczy urządzeń, z którymi się styka, np. rury, pompy, wymienniki ciepła itp.

Według zasad elektrochemicznych, roztwór NaCl najpierw ulega elektrolizie przy niskim napięciu tworząc jony Na+ i Cl. Jony Na+ przechodzą z komory anodowej 34 przez nie powleczoną część przepuszczalnej płyty membranowej 26 do komory katodowej. Wraz ze wzrostem napięcia jony Cl łączą się z jonami Cl tworząc żądany gazowy CU W miarę wzrostu napięcia między płytami katodową 30 i anodową 12 gazowy Cl2 reaguje z cząsteczkami wody zawartymi w anolicie, tworząc HClO. Wraz z dalszym wzrostem napięcia HClO reaguje z cząsteczkami wody zawartymi w anolicie, tworząc HClO?. Wartość napięcia niezbędnego do otrzymania tej ostatniej reakcji uzyskiwany jest przez doprowadzenie różnicy potencjałów między płytą anodową 12 i katodową 30 w zakresie 3-10 V. Niemal natychmiast po wytworzeniu, HCIO2 reaguje tworząc żądany gazowy CIO2 ponieważ napięcie niezbędne do wywołania reakcji elektrolizy, w której powstaje CIO2, chlorynowego składnika HCIO2 jest znacznie niższe niż napięcie potrzebne do utworzenia HCIO2.

Te zasady elektrochemiczne są dobrze realizowane przez ogniwo elektrolityczne według wynalazku. Jak pokazano na fig. 5 podczas pracy w warunkach ustalonych anolit przepływający w komorze anodowej 34 ogniwa elektrolitycznego zawiera zarówno gazowy CIO2 jak i jon CIO2, prekursor gazowego CIO2. Ponadto stwierdzono, że stosunek gazowego C1O2 do gazowego CI2 wytwarzanych w ogniwie zwiększa się w miarę podwyższania napięcia doprowadzanego między płytami anodowymi 12 i katodowymi 30. Tak więc w miarę potrzeby można zmieniać lub regulować żądany stosunek gazowego CIO2 do gazowego CI2 poprzez zmianę napięcia doprowadzanego między płytę anodową 12 i płytę katodową 30.

Przy ustalaniu odpowiedniego zakresu napięcia doprowadzanego między płytę anodową 12 i płytę katodową 30 stwierdzono, iż napięcie to nie powinno być na tyle wysokie aby poprzez elektrolizę wody wytworzyć H2O2 lub O3 gdyż obie te substancje przeszkadzają w produkcji gazowego CIO2. Stwierdzono, iż minimalne napięcie doprowadzane między płytę anodową 12 i płytę katodową 30 umożliwiające generowanie gazowego CIO2 jest wyższe niż około 4,24 V, zaś przy napięciu około 6,25 V CIO2 jest dominującym gazem wytwarzanym w komorze anodowej 34.

Roztwór NaOH wpływający do komory katodowej 36 poddawany jest szeregowi reakcji elektrolizy w wyniku czego cząsteczki wody w katolicie tworzą jony OH i H2. Tak więc aby spowodować pełną reakcję elektrolizy w komorze anodowej 34 należy doprowadzić do końca reakcję elektrolizy w komorze katodowej 36. Z uwagi na stechiometrię reakcji elektrolizy przy katodzie 30 w komorze katodowej 36 wytwarzane jest pięciokrotnie lub sześciokrotnie więcej H2 niż mieszaniny gazu utleniającego w komorze anodowej 34. Tak więc w celu uzyskania pełnej elektrolizy w komorze anodowej 34 i katodowej 36 należy możliwie najskuteczniej odprowadzać H2 z komory katodowej 36.

Wytwarzanie H2 w komorze katodowej 36 powoduje, podczas działania ogniwa elektrolitycznego 10, tworzenie się pęcherzyków w katolicie. W miarę powstawania pęcherzyki przechodzą przez katolit do przestrzeni 88, w której gromadzą się opary w komorze katodowej 36, jak pokazano w górnej części fig. 1. W celu zwiększenia skuteczności odprowadzania H2 z komory katodowej 36 górna część wgłębienia uszczelki 28 katody, określającej przestrzeń 88, jest wypukła. Uważa się, że przestrzeń 88 posiadająca zasadniczo trójkątną część górną, ułatwia gromadzenie i odprowadzanie H2 z komory katodowej 36.

Ponadto średnica wylotu 72 gazu i katolitu oraz rura wylotowa 74 jest również tak dobrana aby ułatwiać skuteczne odprowadzanie H2 z komory katodowej 36 oraz kontrolowanie wielkości pęcherzyków H2. Wskazane jest utrzymywanie w komorze katodowej 36 nieco podwyższonego ciśnienia gdyż umożliwia to tworzenie niewielkich pęcherzyków H2, a tym samym zminimalizowanie ewentualności powstania otwartego obwodu przy powierzchni katody. Gaz H2 odprowadzony do zbiornika 76 katolitu usuwany jest ze zbiornika 76 przez wylot 82 gazu i jest wpuszczany do atmosfery lub gromadzony, magazynowany i sprzedawany. W celu ułatwienia skutecznej elektrolizy w komorze katodowej 36 wskazane jest by H2 odprowadzany był ze zbiornika 76 katolitu w takim tempie aby utrzymać przepływ pęcherzyków H2 przez komorę katodową 36. W wybranym przykładzie wykonania wskazane jest aby

176 918 prędkość odprowadzania H2 nie przekraczała prędkości generowania H2, tzn. żeby utrzymane zostało nieco podwyższone ciśnienie, ograniczające wielkość pęcherzyków.

Katolit w zbiorniku 76 katolitu jest doprowadzany do komory katodowej 36 w rozmaity sposób, przy użyciu zasilania grawitacyjnego, pompy, itp. W pierwszym wybranym przykładzie wykonania katolit doprowadzany jest grawitacyjnie. Aby zapewnić przepływ katolitu do komory katodowej 36 poziom katolitu w zbiorniku 76 katolitu jest wyższy niż poziom katolitu w komorze katodowej 36. ^^sta^i^:ayjąc^ różnicę ciśnienia hydraulicznego między tymi poziomami uzyskuje się przez umieszczenie zbiornika katolitu wyżej niż ogniwa elektrolitycznego, co pokazano na fig. 1. W pierwszym wybranym przykładzie wykonania różnica wysokości co najmniej 25 mm wystarcza do zapewnienia niezbędnej różnicy ciśnienia hydraulicznego.

Katolit krąży w komorze katodowej 36 w sposób ciągły w wyniku wędrówki pęcherzyków H2 (tworzonych podczas elektrolizy w komorze katodowej 36) w górę poprzez katolit, stanowiących pewnego rodzaju podnośnik katolitu, powodujący ruch okrężny katolitu ku górze. W celu maksymalnego zwiększenia zdolności wywoływania cyrkulacji katolitu w komorze katodowej 36 przez wędrujące pęcherzyki H2 wskazane jest, by płyta katodowa 30 umieszczona była w pobliżu płyty membranowej 20, a tym samym w pobliżu położonej naprzeciwko płyty anodowej 12. Żądany stopień cyrkulacji katolitu osiągany jest, gdy płyty katodowa 30 i anodowa 12 umieszczone są w granicach omówionego wyżej zakresu odległości.

Anolit w zbiorniku 50 anolitu doprowadzany jest do komory anodowej 34 w rozmaity sposób, przy użyciu zasilania grawitacyjnego, pompy, itp. W pierwszym wybranym przykładzie wykonania anolit doprowadzany jest grawitacyjnie. Aby zapewnić przepływ anolitu do komory anodowej 34 poziom anolitu w zbiorniku 50 anolitu jest wyższy niż poziom anolitu w komorze anodowej 34. Wystarczającą różnicę ciśnienia hydraulicznego między tymi poziomami uzyskuje się poprzez umieszczenie zbiornika 50 anolitu wyżej niż ogniwa elektrolitycznego, co pokazano na fig. 1. W pierwszym wybranym przykładzie wykonania różnica wysokości co najmniej 25 mm wystarcza do zapewnienia niezbędnej różnicy ciśnienia hydraulicznego.

Anolit krąży w komorze anodowej 34 w sposób ciągły w wyniku wędrówki pęcherzyków CIO2 i CI2 (tworzonych podczas elektrolizy w komorze anodowej 34) w górę poprzez anolit, stanowiących pewnego rodzaju podnośnik anolitu, powodujący ruch okrężny anolitu ku górze. W celu maksymalnego zwiększenia zdolności wywoływania cyrkulacji anolitu w komorze anodowej 34 przez wędrujące pęcherzyki CIO2 i Ch wskazane jest, by płyta anodowa 12 umieszczona była w pobliżu płyty membranowej 20, a tym samym w pobliżu położonej naprzeciwko płyty katodowej 30. Żądany stopień cyrkulacji anolitu osiągany jest wtedy, gdy płyty anodowa 12 i katodowa 30 umieszczone są w granicach omówionego wyżej zakresu odległości. Ponadto anolit przepływa przez komorę anodową 34 na zasadzie konwekcji termicznej w wyniku uwalniania energii cieplnej z reakcji elektrolizy zachodzącej w komorze anodowej 34.

Mieszanina gazu utleniającego odprowadzana do zbiornika 50 anolitu z komory anodowej 34 przechodzi przez anolit i jest gromadzona w górnej przestrzeni zbiornika 50 anolitu. Zebrany gaz usuwany jest ze zbiornika 50 anolitu poprzez wylot 56 mieszaniny gazu w celu wprowadzenia go do zbiornika wody przeznaczonej do uzdatnienia. W wybranym przykładzie wykonania wylot 56 mieszaniny gazu połączony jest przewodem rurowym 39 ze zwężką Venturiego (nie pokazaną) osadzoną w przewodzie rurowym do cyrkulacji wody poddawanej uzdatnianiu. Mieszanina gazu utlemającego wprowadzana jest do uzdatnianej wody w trakcie jej przepływu przez zwężkę Venturiego, co powoduje zabieranie gazu ze zbiornika 50 anolitu i wtryskiwanie go do wody. Zbudowane w ten sposób ogniwo elektrolityczne jest wykorzystywane do utrzymywania pewnego poziomu mieszaniny gazu utleniaj ącego zapewniającego pożądany stopień ochrony przed działaniem biologicznym, korozją i osadzaniem kamienia.

Wskazane jest aby prędkość odprowadzania mieszaniny gazu utleniającego ze zbiornika 50 anolitu była mniejsza od prędkości generowania mieszaniny gazu utleniającego, tzn. żeby utrzymane zostało w komorze anodowej 34 nieco podwyższone ciśnienie. Utrzymywa176 918 nie w komorze anodowej 34 nieco podwyższonego ciśnienia umożliwia tworzenie przy anodzie niewielkich pęcherzyków gazu, a tym samym zminimalizowanie ewentualności powstania otwartego obwodu przy powierzchni płyty anodowej 12.

Reakcja elektrolizy zachodząca w komorze anodowej 34 wyzwala znaczne ilości ciepła. Ciepło to przekazywane jest na płytę anodową 12 i do anolitu. Jeśli nie zostanie odprowadzone może w końcu doprowadzić do wrzenia anolitu. Wrzenie anolitu nie jest wskazane, gdyż tworzenie pęcherzyków gazu w anolicie skutecznie zmniejsza zakres kontaktu anolitu z płytą anodową 12, redukując wydajność ogniwa elektrolitycznego. Ciepło wytwarzane w komorze anodowej 34 jest odprowadzane przy użyciu różnych urządzeń znanych w gospodarce cieplnej, takich jak urządzenie pochłaniające ciepło, przykładowo osadzone na powierzchni płyty anodowej, wymiennik ciepła, przykładowo wmontowany w jednej linii z przewodem, którym płynie anolit, między komorą anodową 34 i zbiornikiem 50 anolitu, itp. W wybranym przykładzie wykonania ciepło generowane w komorze anodowej 34 kontrolowane jest przez przewód 90 wody chłodzącej umieszczony w zbiorniku 50 anolitu, chłodzący anolit wpływający do komory anodowej, jak pokazano na fig. 1.

W pierwszym wybranym przykładzie wykonania napięcie około 6 V jest wystarczające aby zapewnić w ogniwie przepływ niezbędnego prądu o wartości 15 do 50 A. Stwierdzono, że ogniwo elektrolityczne o podanych wyżej wymiarach, pracujące przy około 40A, wytwarza ilość mieszaniny gazu utleniającego wystarc/Ayacą do kontrolowania oddziaływania biologicznego, korozji i osadzania kamienia kotłowego w wodach o zastosowaniu technologicznym odpowiadającą wieży chłodniczej o pojemności 1500 ton.

Po doprowadzeniu ustalonego napięcia miedzy płyty katodową 30 i anodową 12 w obu komorach, katodowej 36 i anodowej 34, rozpoczyna się elektroliza. Stwierdzono, że żądana ilość i stosunek CIO2 do CI2 uzyskuje się w komorze anodowej 34 po około 5 minutach, co odzwierciedla czas uzyskania równowagi przez układ elektrolityczny. Zdolność osiągania stanu równowagi w stosunkowo krótkim czasie wynika z konstrukcji ogniwa elektrolitycznego 10, tzn. niewielkiej objętości elektrolitu roboczego w komorze katodowej 36 i komorze anodowej 34.

Czas uzyskiwania stanu równowagi zostaje skrócony przez utrzymywanie stanu równowagi katolitu i anolitu odpowiednio w komorze katodowej 36 i komorze anodowej 34 po wyłączeniu ogniwa elektrolitycznego 10. Stan równowagi anolitu i katolitu może być zachowany przez zainstalowanie zaworów (nie pokazane) zarówno w rurowym przewodzie 48 odprowadzania mieszaniny gazu jak i w rurowym przewodzie 74 odprowadzania gazu. Przez zamknięcie tych zaworów po wyłączeniu ogniwa elektrolitycznego mieszanina gazu utleniającego i H2 zostają zatrzymane odpowiednio w komorze katodowej 36 i anodowej 34. Zatrzymanie gazów w każdej z komór 34, 36 skraca czas potrzebny na uzyskanie stanu równowagi, gdyż niezbędne rodzaje gazu są już obecne. Alternatywnie podobne wyniki można uzyskać przez wmontowanie takich zaworów na wylocie 56 gazu ze zbiornika 50 anolitu i wylotu 82 gazu ze zbiornika 76 katolitu. Użycie takich zaworów skraca czas niezbędny do uzyskania stanu równowagi przy uruchamianiu nawet o 75%.

Ogniwo elektrolityczne 10, w którym zbiorniki 50 anolitu i zbiornik 76 katolitu znajdują się poza komorą katodową 36 i anodową 34 ma szereg wyraźnych zalet w porównaniu z ogniwami elektrolitycznymi, w których te zbiorniki i komory stanowią integralną całość. Zastosowanie zewnętrznych zbiorników elektrolitów pozwala skonstruować ogniwo elektrolityczne, w którym komora katodowa 36 i komora anodowa 34 pracuje na zredukowanej ilości elektrolitu, co obniża opór wewnętrzny ogniwa elektrolitycznego 10 i podwyższa jego sprawność elektryczną. Wykorzystanie zewnętrznych zbiorników elektrolitów ułatwia niezbędną konserwację i obsługę ogniwa elektrolitycznego ponieważ jest ono mniejsze i łatwiejsze w obsłudze. Wykorzystanie zewnętrznych zbiorników elektrolitu pozwala na odprowadzenie mieszaniny gazu utleniającego ze zbiornika 50 anolitu a nie z komory anodowej 34, w której nie należy zakłócać stanu równowagi, co obniżyłoby wydajność produkowania mieszaniny gazu utleniającego. Tak więc zewnętrzny zbiornik 50 anolitu działa jako rodzaj bufora, zmniejszającego do minimum możliwość zakłócenia stanu równowagi w komorze anodowej 34.

176 918

Z uwagi na dużą pojemność, w porównaniu z odnośną komorą katodową 36 i komorą anodową 34, zbiornik 50 anolitu i zbiornik 76 katolitu dzia^ia^ jako bufory zmniejszające do minimum wahania gęstości względnej występujące wewnątrz każdej z komór. Różnica objętości między zbiornikiem a odpowiadającą mu komorą ogniwa, wynosząca w przybliżeniu 10:1 w pierwszym wybranym przykładzie wykonania, służy ochronie elektrolitu wpływającego do każdej z komór ogniwa przed oddziaływaniem procesów elektrolizy zachodzących w poszczególnych komorach. Tak więc wykorzystanie zewnętrznych zbiorników anolitu 50 i katolitu 76 umożliwia dopływ do odnośnych komór ogniwa elektrolitu o ustalonym składzie w celu zoptymalizowania zdolności ogniwa do produkowania mieszaniny gazu utleniającego o żądanym składzie i ilości.

Figura 6 przedstawia przykład wykonania ogniwa elektrolitycznego zawierającego dwubiegunową elektrodę 92 umieszczoną między płytą anodową 12 a płytą membranową 20. W takim przykładzie wykonania elektroda dwubiegunowa 92 jest wykorzystana do zwiększenia uzyskanej proporcji ClO2 do Cl2 poprzez elektrolizę w komorze anodowej 34.

Elektroda dwubiegunowa 92 jest wykonana z materiału konstrukcyjnie sztywnego, tj. odpornego chemicznie na anolit i elektrochemicznie na reakcje elektrolizy zachodzące w komorze anodowej 34. Ponadto wskazane jest, aby elektroda dwubiegunowa 92 zawierała szereg otworów przelotowych, ułatwiających przepływ anolitu w komorze anodowej 34. Wskazane jest, aby elektroda dwubiegunowa 92 posiadała po obu stronach powłokę przewodzącą prąd elektryczny w celu wspierania elektrolizy w komorze anodowej 34. Odpowiednie powłoki przewodzące obejmują te same typy materiałów jakie opisano do powlekania płyty anodowej 12. W wybranym przykładzie wykonania z wykorzystaniem elektrody dwubiegunowej, elektroda ta wykonana jest ze spienionego tytanu i powleczona materiałem z irydem, produkowanym pod nazwą EC600.

Figura 7 przedstawia przykład wykonania omówionej wcześniej uszczelki 14 anody, zawierającej dwubiegunową elektrodę 92 usytuowaną w poprzek części wgłębienia 16. Elektroda dwubiegunowa 92 jest utrzymana wewnątrz wgłębienia uszczelki 16 anody przez układ wypustowo-rowkowy lub temu podobny. Elektroda dwubiegunowa 92 przechodzi w poprzek i zakrywa całe wgłębienie 16 lub przechodzi nad wgłębieniem 16 jedynie częściowo. Stwierdzono, iż optymalna produkcja mieszaniny gazu utlemąjącego następuje wtedy, gdy elektroda dwubiegunowa 92 zainstalowana jest w górnej połowie uszczelki 14 anody, jak pokazano na fig. 7. Należy rozumieć, że przykład wykonania uszczelki 14 anody przedstawiony na fig. 7 jest podobny pod każdym względem do uszczelki anody opisanej wcześniej i pokazanej na fig. 3, z wyjątkiem zainstalowania w niej elektrody dwubiegunowej.

Figura 8 przedstawia drugi wybrany przykład wykonania ogniwa elektrolitycznego skonstruowanego według wynalazku. Drugi przykład wykonania elektrolitycznego ogniwa 94 podobny jest do pierwszego przykładu wykonania ogniwa elektrolitycznego opisanego powyżej i pokazanego na fig. 1, zawierającego zbiornik 96 anolitu umieszczony na zewnątrz i połączony hydraulicznie z komorą anodową 98 wanny, zbiornik 100 uzupełniający anolitu umieszczony na zewnątrz i połączony hydraulicznie ze zbiornikiem 96 anolitu oraz zbiornik 102 katolitu umieszczony na zewnątrz i połączony hydraulicznie z komorą katodową 104 ogniwa. Ogniwo elektrolityczne ma budowę identyczną z poprzednio opisanym i pokazanym w pierwszym wybranym przykładzie wykonania.

Drugi przykład wykonania ogniwa elektrolitycznego różni się od pierwszego przykładu wykonania tym, że zbiornik 102 katolitu zawiera czujnik 106 gęstości względnej w postaci magnetycznego przekaźnika hermetycznego służącego do regulacji dopływu świeżej wody do zbiornika 102 katolitu oraz wpuszczanie strumienia wody do zbiornika 102 katolitu gdy gęstość względna katolitu osiąga określoną wartość i odcinanie dopływu świeżej wody gdy gęstość względna katolitu powraca do ustalonej wartości. Zbiornik 102 katolitu zawiera również zespół chłodzący katolit w postaci umieszczonej w nim chłodzącej wężownicy 108 w celu utrzymania temperatury katolitu w granicach ustalonego zakresu temperatur. Czynnik chłodzący przepływający przez wężownicę chłodzącą stanowi woda w postaci wody poddawanej uzdatnianiu przy użyciu ogniwa lub woda uzupełniająca, zależnie od tego, która z nich ma żądaną temperaturę chłodzącą. W wybranym przykładzie wykonania wskazane jest

176 918 by katolit zawarty w zbiorniku 102 katolitu miał temperaturę z zakresie od 18°C do 32°C (65° do 90°F).

Ponadto, ogniwo elektrolityczne 94 w drugim przykładzie wykonania różni się od pierwszego przykładu wykonania tym, że oba zbiorniki 96 i 102, odpowiednio anolitu i katolitu mają zwiększoną pojemność około 3 litrów. Przy zwiększonej pojemności można zmagazynować większą ilość katolitu i anolitu wymagających schłodzenia, co z kolei stanowi sposób odprowadzenia ciepła ograniczający do minimum fluktuacje temperatury anolitu i katolitu wpływającego, odpowiednio, do komory anodowej 98 i katodowej 104. Zwiększenie objętości elektrolitu odpowiednio w zbiorniku 96 anolitu i w zbiorniku 102 katolitu prowadzi również do zredukowania zakresu wahań gęstości względnej anolitu i katolitu w tych zbiornikach, wynikających z procesów elektrochemicznych zachodzących w komorze anodowej 98 i komorze katodowej 104 ogniwa. Tym samym zapewniona jest niezakłócona praca ogniwa.

Ponadto, drugi przykład wykonania ogniwa elektrolitycznego różni się od pierwszego przykładu wykonania tym, że zbiornik 96 anolitu zawiera czujnik 110 gęstości względnej, tego samego typu jak opisano wcześniej przy zbiorniku 102 katolitu. Czujnik 110 gęstości względnej służy do przyspieszenia uruchamiania pompy 112 miernika anolitu. Pompa 112, z jednej strony jest połączona wylotowym, rurowym przewodem 114 z wylotem 116 anolitu, umieszczonym przy dnie uzupełniającego zbiornika 100 anolitu, a z drugiej strony - z wylotowym rurowym przewodem 118 podłączonym do zbiornika 96 anolitu przy jego dnie. Pompa 112 doprowadza nasycony roztwór NaCl z uzupełniającego zbiornika 100 anolitu do zbiornika 96 anolitu w odmierzonych ilościach, w miarę zużywania roztworu anolitu podczas pracy elektrolitycznego ogniwa 94. W drugim wybranym przykładzie wykonania pompa 112 doprowadza nasycony roztwór anolitu do zbiornika 96 anolitu w ilościach od 0,1 do 0,6 1 na dobę (0,5 do 2 galonów dziennie). Należy jednak zauważyć, że wybrane natężenie dopływu roztworu anolitu zależy od wielu zmiennych warunków, jak napięcie doprowadzane między płyty, stan przepuszczalnej membrany, gęstość względna roztworu anolitu, itp. stąd może się różnić od tego zakresu.

Czujnik 110 gęstości względnej służy do zwiękzenia/zmniejszenia dozowania przez pompę 112 w oparciu o gęstość względną anolitu zawartego w zbiorniku 96 anolitu tak, by zachowana została ustalona wartość gęstości względnej. Na przykład, jeżeli czujnik 110 wykryje, że wartość gęstości względnej anolitu spadła poniżej określonej wartości to pompa ll2 zostaje uruchomiona w celu zwiększenia przepływu anolitu. I odwrotnie, jeśli czujnik 110 wykryje przekroczenie ustalonej wartości gęstości względnej anolitu, to pompa 112 uruchamiana jest w celu zmniejszenia dozowania anolitu.

Ponadto, drugi przykład wykonania ogniwa elektrolitycznego zawiera zespół regulowania wody (nie pokazany) zainstalowany w uzupełniającym zbiorniku 100 anolitu, w postaci zaworu pływakowego lub podobnej, służące do utrzymania w zbiorniku określonego poziomu nasyconego roztworu anolitu poprzez regulowanie dopływu świeżej wody do uzupełniającego zbiornika 100.

Figura 9 przedstawia pierwszy wybrany przykład wykonania wieloelektrolitycznego zespołu 122 ogniw zawierającego pięć elektrolitycznych ogniw 124 zbudowanych według wynalazku. Wszystkie elektrolityczne ogniwa 124 są identyczne i zbudowane w ten sam sposób i mają takie same wymiary jak opisano wcześniej i pokazano dla pierwszego wybranego przykładu wykonania ogniwa elektrolitycznego. Wlot 126 anolitu przechodzący przez płytę anodową 128 w każdym ogniwie 124 połączony jest hydraulicznie i równolegle z rozgałęzionym przewodem 130 doprowadzania anolitu, który jest z kolei hydraulicznie połączony, za pośrednictwem rurowego przewodu 132 odprowadzania anolitu, z wylotem 134 anolitu ze zbiornika 136 anolitu. Anolit doprowadzany jest strumieniem równo ległym do komory anodowej każdego ogniwa 124 ze zbiornika 136 anolitu za pośrednictwem rurowego przewodu 132 i rozgałęzionego przewodu 130.

Wylot 140 mieszaniny gazu utleniającego przechodzący od płyty anodowej 128 w każdym ogniwie 124 połączony jest hydraulicznie równolegle z rozgałęzionym przewodem 142 mieszaniny gazu utleniającego, który jest z kolei hydraulicznie połączony, za pośrednictwem rurowego przewodu 144 mieszaniny gazu utleniającego, z wlotem 146 mieszaniny gazu utle20

176 918 niającego i anolitu do zbiornika 136 anolitu. Mieszanina gazu utleniającego odprowadzana jest przepływem równoległym z komory anodowej każdego ogniwa 124 do zbiornika 136 anolitu za pośrednictwem rurowego przewodu 144 i rozgałęzionego przewodu 142.

Wlot 148 katolitu wychodzący z katodowej płyty 150 w każdym ogniwie 124 połączony jest hydraulicznie równolegle z rozgałęzionym przewodem 152 doprowadzania katolitu, który jest z kolei hydraulicznie połączony, za pośrednictwem rurowego przewodu 154 odprowadzania katolitu, z wylotem 156 katolitu zbiornika 158 katolitu. Katolit doprowadzany jest przepływem równoległym do komory katodowej każdego ogniwa 124 ze zbiornika 158 katolitu za pośrednictwem rurowego przewodu 154 i rozgałęzionego przewodu 152.

Wylot 162 gazu i katolitu wychodzący z płyty katodowej 150 w każdym ogniwie 124 połączony jest hydraulicznie równolegle z rozgałęzionym przewodem 164 gazu i katolitu, który jest z kolei hydraulicznie połączony, za pośrednictwem rurowego przewodu 166 gazu i katolitu, z wlotem 168 gazu i katolitu zbiornika 158 katolitu. Gaz i katolit odprowadzane są przepływem równoległym z komory katodowej każdego ogniwa do zbiornika 158 katolitu za pośrednictwem rurowego przewodu 166 i rozgałęzionego przewodu 164.

Zbiorniki 136 i 158, odpowiednio anolitu i katolitu mają wymiary większe niż opisane uprzednio dla pierwszego i drugiego wybranego przykładu wykonania ogniw pojedynczych, dla sprostania zwiększonej pojemności komór anodowych i katodowych oraz zwiększonemu zużyciu anolitu i katolitu w szeregu ogniw elektrolitycznych. W wybranym pierwszym przykładzie wykonania zespołu wieloogniwowego zbiorniki 136, 158 anolitu i katolitu mają pojemność około 22 litrów każdy. Taki zbiornik 136, 158 anolitu i katolitu zawiera ilość anolitu lub katolitu działającą jako pochłaniacz ciepła w celu zapewnienia lepszej kontroli temperatury anolitu i katolitu oraz działającą jako osłona przed skutkami zmian gęstości względnej wynikających z reakcji elektrochemicznych zachodzących w komorze anodowej i katodowej każdego ogniwa.

Komory 136 i 158, odpowiednio anodowa i katodowa mają taką samą konfigurację jak uprzednio opisana i pokazana dla drugiego wybranego przykładu wykonania pojedynczego ogniwa, przy czym każda zawiera chłodzącą wężownicę 170 i 172 oraz czujnik 164 i 176 gotowości względnej. Czujniki gęstości względnej zastosowane w każdym ze zbiorników anolitu i katolitu służą tym samym celom co opisane uprzednio dla drugiego wybranego przykładu wykonania pojedynczego ogniwa, tj. do regulacji odmierzanego przepływu nasyconego roztworu anolitu z uzupełniaj ącego zbiornika anolitu (nie pokazany) do zbiornika 136 anolitu poprzez pompę 178 dozującą anolit oraz wlot 180 doprowadzania anolitu oraz regulacji dop^wu świeżej wody do zbiornika 158 katolitu przez wlot 182 świeżej wody. W pierwszym wybranym przykładzie wykonania wieloogniwowego zespołu dozująca pompa 178 przystosowana jest do dozowania nasyconego roztworu anolitu do zbiornika 136 anolitu w zakresie 0,2 do 1,1 litra na dobę.

Elektrolityczne ogniwa 124 pierwszego wybranego przykładu wykonania wieloogniwowego zespołu połączone są elektrycznie równolegle i wytwarzają mieszaninę gazu utleniającego po doprowadzeniu napięcia łącznie około 30 V we wszystkich ogniwach, co stanowi około 6 V między anodą i katodą w każdym ogniwie. Zastosowanie 30 V wystarczy do zapewnienia w ogniwach prądu rzędu 75 do 250 A lub prądu około 15 do 50 A w każdym ogniwie. Pierwszy wybrany przykład wykonania zespołu wieloogniwowego zbudowany według wynalazku wytwarza ilość mieszaniny gazu utleniającego mniej więcej pięciokrotnie większą od ilości wytwarzanej w pojedynczym ogniwie, może więc być stosowany do uzdatniania 7500 tonowej wieży chłodniczej.

Na figurze 10 przedstawiono drugi przykład wykonania wieloogniwowego zespołu 184 zawierający pięć elektrolitycznych ogniw 186. Drugi wybrany wieloogniwowy przykład wykonania jest taki sam jak ujawniony powyżej pierwszy wybrany wieloogniwowy przykład wykonania z tym, że rozgałęzione przewody 130, 142, 152 i 164 nie są wykorzystywane do transportu anolitu, mieszaniny gazu, katolitu ani gazu i katolitu, z komory anodowej i komory katodowej każdego ogniwa. Anolit doprowadzany jest do komory anodowej każdego ogniwa 186 niezależnym przewodem 190 przenoszenia anolitu, połączonym hydraulicznie jednym końcem z wlotem 192 anolitu przechodzącym od płyty anodowej 194 zaś drugim

176 918 końcem połączony z wylotem 196 anolitu w zbiorniku 198 anolitu. Zbiornik 198 anolitu posiada równą liczbę niezależnych wylotów 196 anolitu do przyłączenia połączeń hydraulicznych z wlotem 192 anolitu każdego ogniwa, co eliminuje konieczność stosowania przewodu rozgałęzionego.

Wylot 200 mieszaniny gazu utleniającego przechodzący od płyty anodowej 194 w każdym ogniwie połączony jest hydraulicznie, za pośrednictwem rurowego przewodu 202 mieszaniny gazu utleniającego, z wlotem 204 mieszaniny gazu utleniającego zbiornika anolitu. Zbiornik 198 anolitu posiada równą liczbę niezależnych wlotów 204 mieszaniny gazu do przyłączenia połączeń hydraulicznych z wylotem 200 mieszaniny gazu każdego ogniwa, co eliminuje konieczność stosowania przewodu rozgałęzionego.

W drugim wybranym wieloogniwowy m przykładzie wykonania katolit doprowadzany jest do komory katodowej każdego ogniwa 186 przewodem 208 doprowadzania katolitu, połączonym hydraulicznie jednym końcem z wlotem katolitu (nie pokazany) przechodzącym od płyty katodowej 212 zaś drugim końcem połączony z wylotem 214 katolitu w zbiorniku 216 katolitu. Zbiornik 216 katolitu posiada równą liczbę niezależnych wylotów 214 katolitu do przyłączenia połączeń hydraulicznych z wlotem 210 katolitu każdego ogniwa, co eliminuje konieczność stosowania przewodu rozgałęzionego.

Wylot (nie pokazany) gazu i katolitu przechodzący od płyty katodowej 212 w każdym ogniwie połączony jest hydraulicznie za pośrednictwem rurowego przewodu 220 gazu i katolitu, z wlotem 222 gazu i katolitu zbiornika katolitu. Zbiornik 216 katolitu posiada równą liczbę niezależnych wylotów 222 katolitu do przyłączenia połączeń hydraulicznych z wylotem gazu i katolitu każdego ogniwa, co eliminuje konieczność stosowania przewodu rozgałęzionego gazu i katolitu.

Ogniwa elektrolityczne, zbiornik anolitu, zbiornik katolitu, zbiornik anolitu uzupełniającego (nie pokazany) oraz pompa dozująca nasyconego anolitu skonfigurowane są w ten sam sposób co opisane uprzednio dla pierwszego wybranego wieloogniwowego przykładu wykonania. Ponadto, elektrolityczne ogniwa drugiego wybranego wieloogniwowego przykładu wykonania, podobnie jak w pierwszym wybranym wieloogniwowym przykładzie wykonania, połączone są elektrycznie równolegle i pracują podobnie, tj. po doprowadzeniu napięcia łącznie około 30 V we wszystkich ogniwach, co stanowi około 6 V między anodą i katodą w każdym ogniwie w celu wytworzenia żądanej mieszaniny gazu utleniającego.

Mimo iż pierwszy i drugi wybrany wieloogniwowy przykład wykonania został opisany i pokazany jako zawierający konkretnie pięć ogniw, liczba poszczególnych ogniw elekt^(^.l_itycznych zbudowanych według zasad obecnego wynalazku, które mogą być łączone według obecnego wynalazku, jest nieograniczona. Na przykład, dla sprostania potrzebom konkretnego zastosowania łączyć ze sobą można mniej lub więcej ogniw niż pięć.

Z drugiej strony należy zauważyć, że w miejsce wielokrotności ogniw elektrolitycznych stosowanych do zwiększenia objętości produkowanej mieszaniny gazu utleniającego, zasady obecnego wynalazku można wykorzystać do zbudowania jednego ogniwa elektrolitycznego o większych wymiarach. I tak na przykład, pojedyncze ogniwo o powierzchni pięciokrotnie większej niż w pierwszym i drugim wybranym przykładzie wykonania pojedynczego ogniwa można zastosować do wyprodukowania mniej więcej tej samej ilości mieszaniny gazu utleniającego co w pierwszym i drugim przykładzie wykonania ogniwa wielokrotnego składającego się z pięciu ogniw. Decyzja odnośnie wyboru pojedynczego większego ogniwa czy łączenia większej liczby ogniw mniejszych jest ostatecznie uzależniona od warunków przestrzennych i kosztu wytworzenia.

176 918

3Ζ

/2

Jο Ο Ο ο

ο ο

'33 ο

ο ο

-3Ζ

-4Ζ

/4

176 918

Absorbancja (wzgledem wody)

długość fali (nm)

176 918

176 918

176 918

176 918

176 918

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.

Claims (28)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Ogniwo elektrolityczne do produkcji mieszaniny gazu utleniającego, zwłaszcza do odkażania zbiorników wodnych zawierające płytę anodową i płytę katodową, pomiędzy którymi jest umieszczona płyta membranowa oddzielona od nich uszczelkami oraz co najmniej jedną komorę katodową i sąsiadującą z nią co najmniej jedną komorę anodową połączone z odpowiadającymi im zbiornikami, znamienne tym, że płyta anodowa (12, 128,194) stanowi ściankę komory anodowej (34, 98), a przeciwległa jej płyta katodowa (30, 150, 212) stanowi ściankę komory katodowej (36, 104), przy czym korzystnie płyta anodowa (12, 128, 194) jest połączona ze zbiornikiem (50,96,136,198) anolitu, a płyta katodowa (30,150,212) jest połączona ze zbiornikiem (76, 102, 158, 216) katolitu, zaś oba zbiorniki (50, 96, 136, 198; 76, 102, 158,216) są wyposażone w zespoły kontrolujące gęstości względne odpowiednio anolitu i katolitu.
2. 2. Ogniwo według zastrz. 1, znamienne tym, że ze zbiornikiem (50, 96) anolitu jest połączony uzupełniający zbiornik (62,100) anolitu zawierający nasycony anolit.
3. 3. Ogniwo według zastrz. 2, znamienne tym, że pomiędzy uzupełniającym zbiornikiem (100) anolitu a zbiornikiem (50,136) anolitu jest umieszczona pompa (112,178).
4. 4. Ogniwo według zastrz. 1, znamienne tym, że zespół kontrolujący gęstość względną anolitu w zbiorniku (96) anolitu zawiera czujnik (110) ustalający poziom przepływu przez pompę (112).
5. 5. Ogniwo według zastrz. 1, znamienne tym, że zespół kontrolujący gęstość względną katolitu w zbiorniku (102) katolitu zawiera czujnik (106) ustalający ilość wody dopływającej do zbiornika (102) katolitu.
6. 6. Ogniwo według zastrz. 1, znamienne tym, że zbiornik (136,198) anolitu jest połączony z wieloma płytami anodowymi.
7. 7. Ogniwo według zastrz. 1, znamienne tym, że zbiornik (158, 216) katolitu jest połączony z wieloma płytami katodowymi.
8. 8. Ogniwo elektrolityczne do produkcji mieszaniny gazu utleniającego zawierające płytę anodową i płytę katodową, pomiędzy którymi jest umieszczona płyta membranowa oddzielona od nich uszczelkami oraz co najmniej jedną komorę katodową i sąsiadującą z nią co najmniej jedną komorę anodową połączone z odpowiadającymi im zbiornikami, znamienne tym, że umieszczona pomiędzy płytą anodową (12, 128, 194) i płytą membranową (20) uszczelka anodowa (14) zawiera centralne wgłębienie (16), tworzące komorę anodową (34, 98) pomiędzy powierzchniami płyty anodowej (12,128,194) i płyty membranowej (20), zaś uszczelka katodowa (28) umieszczona pomiędzy płytą katodową (30,150, 212) i płytą membranową (20) zawiera centralne wgłębienie tworzące komorę katodową (36, 104), pomiędzy powierzchniami płyty katodowej (30, 150, 212) i płyty membranowej (20), przy czym co najmniej jedna płyta anodowa (12,128,194) jest połączona ze zbiornikiem (50, 96, 136,198) anolitu połączonym z uzupełniającym zbiornikiem (62, 100) anolitu, a ponadto zawiera zespół do doprowadzenia nasyconego anolitu przy odpowiednim poziomie przepływu z uzupełniającego zbiornika (62, 100) do zbiornika (50, 96, 136, 198) anolitu, zaś z płytą katodową (30,150,212) jest połączony zbiornik (76,102,158,216) katolitu.
9. 9. Ogniwo według zastrz. 8, znamienne tym, że zbiornik katolitu (76) jest połączony z zespołem do regulacji dopływu świeżej wody do tego zbiornika.
10. 10. Ogniwo według zastrz. 8, znamienne tym, że zespół do doprowadzania nasyconego roztworu anolitu zawiera pompę (112, 178) dołączoną pomiędzy uzupełniającym zbiornikiem (100) anolitu a zbiornikiem anolitu (96).
11. 11. Ogniwo według zastrz. 10, znamienne tym, że zbiornik (96) anolitu zawiera czujnik pomiarowy (110), monitorujący gęstość względną anolitu w zbiorniku (96) i poziomu przepływu przez pompę (112).

    176 918
12. 12. Ogniwo według zastrz. 8, znamienne tym, że zbiornik (86, 136,198) anolitu zawiera wężownicę chłodzącą (90).
13. 13. Ogniwo według zastrz. 8, znamienne tym, że zbiornik (102, 158, 216) katolitu zawiera wężownicę chłodzącą (108).
14. 14. Ogniwo według zastrz. 8, znamienne tym, że w komorze anodowej (98) jest umieszczona dwubiegunowa elektroda (92).
15. 15. Ogniwo według zastrz. 8, znamienne tym, że zbiorniki (136, 198) anolitu i zbiorniki (158, 216) katolitu są połączone odpowiednio z wieloma płytami anodowymi i płytami katodowymi.
16. 16. Ogniwo według zastrz. 12, znamienne tym, że pomiędzy każdą płytką anodową (12, 128) a zbiornikiem anolitu (136) jest włączony anodowy przewód rozgałęziony (130), zaś pomiędzy każdą płytą katodową (30, 150) a zbiornikiem katolitu jest włączony katodowy przewód rozgałęziony (152).
17. 17. Ogniwo według zastrz. 15, znamienne tym, że pomiędzy każdą płytą anodową (12, 128) a zbiornikiem (136) jest dołączony anodowy przewód rozgałęziony (142) dla mieszaniny gazowej, zaś pomiędzy każdą płytą katodową (30, 150) a zbiornikiem katolitu (158) jest dołączony przewód rozgałęziony (164) dla gazu i katolitu.
18. 18. Ogniwo według zastrz. 10, znamienne tym, że zbiornik (50, 96, 136, 198) anolitu zawiera co najmniej jeden wylot (52,134,196) anolitu, zaś zbiornik (76,102,158,216) katolitu zawiera co najmniej jeden wylot katolitu (78,156,214).
19. 19. Ogniwo według zastrz. 18, znamienne tym, że zbiornik (50, 96, 136, 198) anolitu zawiera co najmniej jeden wylot (46) mieszaniny gazu, zaś zbiornik (7i6,102,158, 216) katolitu zawiera co najmniej jeden wylot gazu i katolitu.
20. 20. Ogniwo elektrolityczne do produkcji mieszaniny gazu utleniającego zwłaszcza do odkażania zbiorników wodnych zawierające: płytę anodową i płytę katodową, pomiędzy którymi jest umieszczona płyta membranowa oddzielona od nich uszczelkami oraz co najmniej jedną komorę katodową i sąsiadującą z nią co najmniej jedną komorę anodową połączone z odpowiadającymi im zbiornikami, znamienne tym, że płyta anodowa (12, 128, 194), uszczelka anodowa (14) i płyta membranowa (20) tworzą, w centralnym wgłębieniu (16), pomiędzy powierzchniami płyty anodowej (12, 128, 194) i płyty membranowej (20) komorę anodową (34, 98), przy czym pomiędzy płytą anodową (12, 128, 194) i płytą, membranową (20) jest umieszczona dwubiegunowa elektroda (92), zaś płyta katodowa (30, 150, 212), uszczelka katodowa (28) i płyta membranowa (20) tworzą, w centralnym wgłębieniu uszczelki katodowej (28), pomiędzy powierzchniami płyty katodowej (30,150,212) i płyty membranowej (20) komorę anodową (36,104), przy czym korzystnie płyta anodowa (12, 128, 194) jest połączona ze zbiornikiem (50, 96,136, 198) anolitu, a płyta katodowa (30,150, 212) jest połączona ze zbiornikiem (76,102,158,216) katolitu, zaś oba zbiorniki (50, 96,136,198; 76, 102,158,216) są wyposażone w zespoły kontrolujące gęstości względne odpowiednio anolitu i katolitu.
21. 21. Ogniwo według zastrz. 20, znamienne tym, że zbiornik uzupełniający (62,100) jest połączony hydraulicznie ze zbiornikiem (50,96) anolitu.
22. 22. Ogniwo według zastrz. 21, znamienne tym, że pomiędzy uzupełniającym zbiornikiem (100) anolitu a zbiornikiem (50,96) anolitu jest dołączona pompa (112,178).
23. 23. Ogniwo według zastrz. 20, znamienne tym, że zespół kontrolujący gęstość względną anolitu zawiera czujnik (110).
24. 24. Ogniwo według zastrz. 20, znamienne tym, że zespół kontrolujący gęstość względną katolitu zawiera czujnik (106).
25. 25. Ogniwo według zastrz. 20, znamienne tym, że zbiornik (50, 96, 136, 198) anolitu zawiera zespół utrzymujący wcześniej określoną wartość temperatury anolitu zawartej w tym zbiorniku.
26. 26. Ogniwo według zastrz. 20, znamienne tym, że zbiornik (76, 102, 158, 216) katolitu zawiera zespół utrzymujący wcześniej określoną wartość temperatury katolitu zawartej w tym zbiorniku.

    176 918
27. 27. Ogniwo według zastrz. 20, znamienne tym, że płyta anodowa (12, 128) każdego z ogniw jest połączona ze wspólnym zbiornikiem (50,96,136,198) anolitu.
28. 28. Ogniwo według zastrz. 20, znamienne tym, że płyta katodowa (30, 150) każdego z ogniw jest połączona ze wspólnym zbiornikiem katolitu (76,102,158,216).