SE453602B - PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF CHLORINE AND ALKALIMETAL HYDROXIDE - Google Patents

PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF CHLORINE AND ALKALIMETAL HYDROXIDE

Info

Publication number
SE453602B
SE453602B SE7812640A SE7812640A SE453602B SE 453602 B SE453602 B SE 453602B SE 7812640 A SE7812640 A SE 7812640A SE 7812640 A SE7812640 A SE 7812640A SE 453602 B SE453602 B SE 453602B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
cathode
membrane
anode
electrode
bonded
Prior art date
Application number
SE7812640A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE7812640L (en
Inventor
T G Coker
A B Laconti
A R Fragala
R M Dempsey
Original Assignee
Oronzio De Nora Impianti
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US05/922,316 external-priority patent/US4224121A/en
Application filed by Oronzio De Nora Impianti filed Critical Oronzio De Nora Impianti
Publication of SE7812640L publication Critical patent/SE7812640L/en
Publication of SE453602B publication Critical patent/SE453602B/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/24Halogens or compounds thereof
    • C25B1/26Chlorine; Compounds thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/34Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis
    • C25B1/46Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis in diaphragm cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/091Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds
    • C25B11/095Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds at least one of the compounds being organic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • C25B9/19Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
    • C25B9/23Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms comprising ion-exchange membranes in or on which electrode material is embedded

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)

Description

1453602; 27 r 7 7' 7 I A . 1453602; 27 r 7 7' 7 I A .

Det amerikanska oatentet 3 475 302 avser ett förfarande för elektrolytisk rening av vätgas i en.elektrolysce1l med en porös, vätepermeabel katalytisk anod.- Üet amerikanska patentet 4 039 409 beskriver en syreutveck- lande platina-iridínmelektrod i en vattenelektrolyscell och är ',l en syrekoncentrerings- eller reningscell. Vid syrerening - tillföras-utspätt eller orent.syre till katodkammaren i cellen de och syretïfriges vid anoden, under det att vatten tillföres. . till anoden vid vattenelektrolys.d HCl;kan_närvara vid elektf *i@irolysen_men ändamålet är framställning av väsentligen rental syre och elektroden är effektiv såsom syreutvecklande och icke_ säsamikiórufiveckianae eiektraa. -- _ pben s{k§_kvicksilvercellprocessen innefattar elektrolys av alkalimetallkloridlösning i en cell mellan en grafit- eller metallanod och kvicksilverkatod, varvid klor frigöres vid anoden och alkalimetallen bildar alkalimetallamalgam, som hehandlas i en sönderdelningsreaktion i vilken amalgamet rea- geras med vatten till bildning av natriumhydroxid och väte.U.S. Patent No. 3,475,302 relates to a method for electrolytic purification of hydrogen gas in an electrolysis cell with a porous, hydrogen-permeable catalytic anode. U.S. Patent No. 4,039,409 describes an oxygen-evolving platinum-iridium electrode in a water electrolysis cell and is an oxygen concentration or purification cell. In oxygen purification, dilute or impure oxygen is supplied to the cathode chamber of the cell and oxygen is released at the anode, while water is supplied to the anode in water electrolysis. HCl may be present in the electrolysis, but the purpose is to produce substantially pure oxygen and the electrode is effective as an oxygen-evolving and non-toxic electrode. -- _ pben s{k§_mercury cell process involves electrolysis of alkali metal chloride solution in a cell between a graphite or metal anode and mercury cathode, whereby chlorine is liberated at the anode and the alkali metal forms alkali metal amalgam, which is processed in a decomposition reaction in which the amalgam reacts with water to form sodium hydroxide and hydrogen.

Kvicksilvercellprocessen för framställning av klor har emel- lertid för praktiska ändamål nu övergivits.However, the mercury cell process for producing chlorine has now been abandoned for practical purposes.

Diafragmacellen har porösa elektroder separerade av ett mikro- poröst diafragma och är fylld med natriumkloridlösning.The diaphragm cell has porous electrodes separated by a microporous diaphragm and is filled with sodium chloride solution.

Diafragmat kan ha formen av ett överliggande poröst diafragma som åtskiljer katolyt- och anolytrummen. En allvarlig olägen- het är att porerna i diafragmat tillåter en masstransport eller hydraulisk transport av natriumklorídlösning genom diafragmat, så att den natriumhydroxid som bildats vid katoden innehåller-väsentliga mängder natriumklorid och ger oren och utspädd natriumhydroxidlösning. Bydroxiden som bildas vid katoden kan vandra tillbaka genom den porösa separatorn till anoden och elektrolyseras till syre. Syret medför icke endast låg renhetsgrad hos kloren utan angriper även anoden.The diaphragm may be in the form of an overlying porous diaphragm separating the catholyte and anolyte chambers. A serious disadvantage is that the pores in the diaphragm allow mass or hydraulic transport of sodium chloride solution through the diaphragm, so that the sodium hydroxide formed at the cathode contains substantial amounts of sodium chloride and produces an impure and dilute sodium hydroxide solution. The hydrogen peroxide formed at the cathode can migrate back through the porous separator to the anode and be electrolyzed to oxygen. The oxygen not only results in low purity of the chlorine but also attacks the anode.

P.g.a. masstransporten av anolyt och katolyt mellan rummen 453 602 erhålles så många icke önskade effekter att ett flertal arrangemang har föreslagits för att minimera eller eliminera dessa problem, och ett av dessa är att man upprätthåller en tryckskillnad över diafragmat för att säkerställa att mass- transporten av elektrolyter mellan anolyt- och katolytrummen minimeras. Varje sådan lösning är emellertid i bästa fall endast delvis effektiv.Due to the mass transport of anolyte and catholyte between the compartments 453,602, so many undesirable effects are obtained that a number of arrangements have been proposed to minimize or eliminate these problems, one of which is to maintain a pressure differential across the diaphragm to ensure that the mass transport of electrolytes between the anolyte and catholyte compartments is minimized. However, any such solution is at best only partially effective.

För att övervinna de olägenheter som är förenade med dia- fragmacellen och masstransporten av elektrolyt genom det porösa diafragmat har man föreslagit användning av jonperm- selektiva membraner i klorframställningsceller för att sepa- rera anolyt- och katolytkamrarna. De pamselektiva membraner som användes i dessa celler utgöres typiskt av katjonmembraner vilka tillåter selektiv passage av negativt laddade anjoner.To overcome the disadvantages associated with the diaphragm cell and the mass transport of electrolyte through the porous diaphragm, it has been proposed to use ion perm-selective membranes in chlorine production cells to separate the anolyte and catholyte compartments. The perm-selective membranes used in these cells are typically cation membranes which allow the selective passage of negatively charged anions.

Eftersom dessa membraner icke är porösa har de en benägenhet att förhindra återvändning av natriumhydroxid från katolyt- rummet till anolytrummet och likaledes att förhindra att natriumkloridanolyten transporteras till katolytrummet och utspäder natriumhydroxiden. Det har emellertid visat sig att membranceller fortfarande har vissa olägenheter som begränsar dessas användning i stor skala. En av de väsentliga olägen- heterna hos celler av membrantyp av tidigare känd typ är att de utmärkas av hög cellspänning. Detta beror delvis på memb- ranegenskaperna i sig. Denna olägenhet beror i stor del på att tidigare kända membrancellkonstruktioner utnyttjar elekt- roder som hållas fysiskt åtskilda från membranet. Till följd av detta fysiska mellanrum mellan elektroderna och membranet uppvisar cellen förutom IR-fall genom membranet även elekt- rolyt-IR-fall i elektrolyten mellan elektroderna och membranet före jontransporten och uppvisar även spänningsfall beroende på gasbubbelbildning eller masstransporteffekter. Eftersom de katalytiska elektroderna hållas åtskilda från membranet bildas klor på avstånd från membranet. Detta medför bildning av ett gasskikt mellan elektroden och membranet. Detta gas- skikt avbryter elektrolytbanan mellan elektroden och membranet och blockerar partiellt jonerna från membranet. Detta av- n; 453 602 brytande av elektrolytbanan mellan elektroden och membranet medför givetvis ett ytterligare IR-fall, som ökar den cell- spänning som erfordras för generering av klor och minskar uppenbarligen cellens spänningsverkningsgrad.Since these membranes are not porous, they tend to prevent the return of sodium hydroxide from the catholyte compartment to the anolyte compartment and likewise to prevent the sodium chloride anolyte from being transported to the catholyte compartment and diluting the sodium hydroxide. However, it has been found that membrane cells still have certain disadvantages which limit their use on a large scale. One of the essential disadvantages of membrane type cells of the previously known type is that they are characterized by high cell voltage. This is partly due to the membrane properties themselves. This disadvantage is largely due to the fact that previously known membrane cell designs utilize electrodes which are kept physically separate from the membrane. As a result of this physical gap between the electrodes and the membrane, the cell exhibits, in addition to IR drops through the membrane, electrolyte IR drops in the electrolyte between the electrodes and the membrane prior to ion transport and also exhibits voltage drops due to gas bubble formation or mass transport effects. Since the catalytic electrodes are kept separate from the membrane, chlorine is formed at a distance from the membrane. This results in the formation of a gas layer between the electrode and the membrane. This gas layer interrupts the electrolyte path between the electrode and the membrane and partially blocks the ions from the membrane. This interruption of the electrolyte path between the electrode and the membrane naturally results in a further IR drop, which increases the cell voltage required for chlorine generation and obviously reduces the voltage efficiency of the cell.

Fördelarna med uppfinningen framgår av följande beskrivning: Enligt föreliggande uppfinning framställes klor och alkali- metallhydroxider genom elektrolys av en vattenlösning av alkalimetallklorid, såsom NaCl-lösning vid anoden i en elektrolyscell som innefattar en elektrolyt av fast polymer i form av ett katjonbytarmembran som uppdelar cellen i katolyt- och anolytrum. De katalytiska elektroderna vid vilka klor och natriumhydroxid bildas utgöres av tunna, porösa, gasgenom- trängliga katalytiska elektroder, av vilka minst en är bunden till katjonbytarmembranen över hela kontaktytan, så att klor bildas omedelbart vid gränsytan elektrod-membran. Detta med- för att elektroderna har en mycket låg överspänning för klor- utveckling och bildning av natriumhydroxid.The advantages of the invention are apparent from the following description: According to the present invention, chlorine and alkali metal hydroxides are produced by electrolysis of an aqueous solution of alkali metal chloride, such as NaCl solution, at the anode of an electrolytic cell comprising a solid polymer electrolyte in the form of a cation exchange membrane which divides the cell into catholyte and anolyte compartments. The catalytic electrodes at which chlorine and sodium hydroxide are formed are thin, porous, gas-permeable catalytic electrodes, at least one of which is bonded to the cation exchange membranes over the entire contact surface, so that chlorine is formed immediately at the electrode-membrane interface. This means that the electrodes have a very low overpotential for chlorine evolution and formation of sodium hydroxide.

De katalytiska elektroderna innefattar ett katalytiskt mate- rial som åtminstone innefattar en reducerad platinagrupp- metalloxid vilken är termískt stabiliserad genom upphettning av de reducerade oxiderna i närvaro av syre. Enligt en föredragen utföringsform innehåller elektroderna med poly- tetrafluoretenpartiklar (PTFE-partiklar) bundna termískt stabiliserade, reducerade oxider av platinagruppmetall, dvs. platina, palladium, iridium, rodium, rutenium och osmium. De föredragna reducerade metalloxiderna för klorframställning är reducerade oxider av rutenium eller iridium. Elektrolytkata- lysatorn kan utgöras av en enda, reducerad platinagruppmetall- oxid, exempelvis ruteniumoxid, iridiumoxid, platinaoxid, etc.The catalytic electrodes comprise a catalytic material comprising at least one reduced platinum group metal oxide which is thermally stabilised by heating the reduced oxides in the presence of oxygen. In a preferred embodiment, the electrodes contain polytetrafluoroethylene (PTFE) particles bonded with thermally stabilised reduced platinum group metal oxides, i.e. platinum, palladium, iridium, rhodium, ruthenium and osmium. The preferred reduced metal oxides for chlorine production are reduced oxides of ruthenium or iridium. The electrolyte catalyst may be a single reduced platinum group metal oxide, e.g. ruthenium oxide, iridium oxide, platinum oxide, etc.

Det har emellertid visat sig att blandningar eller legeringar av reducerade platinagruppmetalloxider är mer stabila. Sålunda har en elektrod av reducerade ruteniumoxider innehållande upp till 25 % reducerade oxider av iridium och företrädesvis 5-25 % iridiumoxid, räknat på vikten, visat sig vara mycket stabil. 453 602 Grafit eller andra ledande fyllmedel eller utdrygningsmedel, exempelvis ruteniserad titan, tillsättes i en mängd av upp till 50 viktprocent och företrädesvis 10-30 %. Utdrygnings- medlet bör ha god ledningsförmåga med låg halogenöverspänning och bör vara väsentligt prisbilligare än platinagruppmetaller så att väsentligt mindre dyrbara men högeffektiva elektroder möjliggöres.However, it has been found that mixtures or alloys of reduced platinum group metal oxides are more stable. Thus, an electrode of reduced ruthenium oxides containing up to 25% reduced oxides of iridium and preferably 5-25% iridium oxide, by weight, has been found to be very stable. 453 602 Graphite or other conductive fillers or extenders, for example ruthenized titanium, are added in an amount of up to 50% by weight and preferably 10-30%. The extender should have good conductivity with low halogen overvoltage and should be significantly cheaper than platinum group metals so that significantly less expensive but highly efficient electrodes are made possible.

En eller fler reducerade oxider av anodiskt oxidfilmbildande metall, i det följande även benämnd "ventilmetal1", t.ex. dtitan, tantan, niob, zirkonium, hafnium, vanadin och wolfram, kan tillsättas för att stabilisera elektroden mot syre, klor och allmänt mot krävande elektrolysbetingelser. Upp till 50 viktprocent ventilmetall är användbart och den föredragna mängden är 25 - S0 viktprocent. Minst en av de katalytiska elektroderna är bunden till det vätskeogenomträngliga jon- transporterande membranet. Med bindning av en eller båda av elektroderna till membranet minimeras "elektrolyt-IR"-fallet mellan elektroden och membranet liksom gasmasstransportför- luster beroende på bildning av ett gasskikt mellan elektroden och membranet. Detta medför en väsentlig minskning av cell- spänningen och betydelsefulla ekonomiska fördelar genom denna minskning.One or more reduced oxides of anodic oxide film-forming metal, hereinafter also referred to as "valve metal", e.g. titanium, tantalum, niobium, zirconium, hafnium, vanadium and tungsten, may be added to stabilize the electrode against oxygen, chlorine and generally against demanding electrolysis conditions. Up to 50% by weight of valve metal is useful and the preferred amount is 25-50% by weight. At least one of the catalytic electrodes is bonded to the liquid-impermeable ion-transporting membrane. By bonding one or both of the electrodes to the membrane, the "electrolyte IR" drop between the electrode and the membrane is minimized as well as gas mass transport losses due to the formation of a gas layer between the electrode and the membrane. This results in a substantial reduction in the cell voltage and significant economic benefits through this reduction.

De nya särdrag som antagas vara karakteristiska för uppfin- ningen anges i synnerhet i följande patentkrav. Uppfinningen beskrives emellertid i det följande utförligt under hänvisning till bifogade ritning.The novel features believed to be characteristic of the invention are set forth with particularity in the following claims. The invention will, however, be described in detail hereinafter with reference to the accompanying drawings.

Figur l visar skissartad en elektrolyscell konstruerad enligt uppfinningen.Figure 1 shows schematically an electrolysis cell constructed according to the invention.

Figur 2 visar schematiskt cellen och de reaktioner som äger rum i olika delar av cellen.Figure 2 schematically shows the cell and the reactions that take place in different parts of the cell.

Pâ figur l visas en elektrolyscell 10 som utgöres av en katod- rum ll och ett anodrum 12 åtskilda av ett membran 13 av fast gipolymerelektrolyt, som företrädesvis utgöres av ett hydrati- 453 602 serad, permselektivt katjonmembran. Till anodytan av membra- šnet 13 är bundna elektroder innefattande partiklar av en Éfluorkolpolymer (PTFE), exempelvis ett material som Éförsäljes av Dupont Company, under varumärket "Teflon"® , 'bundet till stabiliserade, reducerade oxider av rutenium f(RuOx), eller iridium (IrOx), stabiliserade reducerade oxider ¿av rutenium-iridium (RuIr)Ox, rutenium-titan (RuTi)Ox, rute- :nium-titan-iridium ((RuTiIr)Ox, rutenium-tantal-iridium ~(RuTaIr)Ox eller rutenium-grafit. Katoden 14 är bunden till ;och inbäddad i en sida av membranet och en katalytisk anod :som icke visas är bunden till och inbäddad i motsatta sidan _av membranet. Den PTFE-bundna katoden är likartad med anod- katalysatorn. Lämpliga katalysatormaterial innefattar finför- delade metaller av platina, palladium, guld, silver, spinel- ler, mangan, kobolt, nickel, reducerade Pt-gruppmetalloxider, Pt-Ir OX, Pt-Ru Ox, grafit och lämpliga kombinationer av dessa material.Figure 1 shows an electrolytic cell 10 consisting of a cathode compartment 11 and an anode compartment 12 separated by a membrane 13 of solid polymer electrolyte, which preferably consists of a hydrated, permselective cation membrane. To the anode surface of the membrane 13 are bonded electrodes comprising particles of a fluorocarbon polymer (PTFE), such as a material sold by the Dupont Company under the trademark "Teflon"®, bonded to stabilized reduced oxides of ruthenium (RuOx), or iridium (IrOx), stabilized reduced oxides of ruthenium-iridium (RuIr)Ox, ruthenium-titanium (RuTi)Ox, ruthenium-titanium-iridium ((RuTiIr)Ox, ruthenium-tantalum-iridium (RuTaIr)Ox or ruthenium-graphite. The cathode 14 is bonded to and embedded in one side of the membrane and a catalytic anode (not shown) is bonded to and embedded in the opposite side of the membrane. The PTFE-bonded cathode is similar to the anode catalyst. Suitable catalyst materials include finely divided metals of platinum, palladium, gold, silver, spinel, clay, manganese, cobalt, nickel, reduced Pt group metal oxides, Pt-Ir OX, Pt-Ru OX, graphite and suitable combinations of these materials.

Strömkollektorer i form av metallnät (eller galler, screens) 15 och 16 är pressade mot elektroderna. Hela membran- elektrodenheten är fast stödd mellan huselement ll och l2 med hjälp av packningar l7 och 18 som är utförda av godtyckligt material S0m är bestänåigt eller inert mot cellbetingel- serna, innefattande klor, syre, vattenlösning av natrium- klorid och natriumhydroxid, En typ av sådan packning utgöres av en packning av fyllt gummi som föres i handeln av Irving Moore Company, Cambridge, Massachusetts, AFS, under varumärket EPDM .Vattenlösningen av natriumklorid såsom anolyt införas genom ett elektrolytinkmp l9 som står i förbindelse med anod- kammaren 20. Förbrukad elektrolyt och klorgas avlägsnas genom en utloppsledning 21 som även passerar genom huset. En katod- inloppsledning 22 står i förbindelse med katodkamaren ll och tillåter införing av katolyten, vatten, eller vattenlösning av NaOH (mer utspädd än den som bildas elektrokemiskt vid elektrod/elektrolytgränsytan) i katodkammaren. Vattnetkmr tvâ olika funktionen En del av vattnet elektrolyseras till bild- 453 602 "ning av hydroxylanjoner (OH-), som förenas med de natriumkat- joner som transporteras mot membranet och bildar natrium- hydroxid (Na0H). Vätskan sveper även över den inbäddade lkatodelektroden och utspäder den högkoncentrerade hydroxid som :bildas vid membran/elektrodgränsytan och minskar diffusionen gav hydroxid tillbaks genom membranet in i anolytkammaren. >Katodutloppsledningen 23 står i förbindelse med katodkammaren _11 för avlägsnande av utspädd natriumhydroxid plus eventuellt =väte som urladdas vid katoden och eventuellt överskott av -vatten. En ström till ledning 24 är införd i katodkammaren och en likadan ledning som icke visats är införd i anod- kammaren. Dessa elektriska ledningar ansluter de strömledande näten (gallren) 15 och 16 till en elektrisk strömkälla.Current collectors in the form of metal meshes (or screens) 15 and 16 are pressed against the electrodes. The entire membrane electrode assembly is firmly supported between housing elements 11 and 12 by gaskets 17 and 18 which are made of any material which is resistant or inert to the cell conditions, including chlorine, oxygen, aqueous sodium chloride and sodium hydroxide. One type of such gasket is a filled rubber gasket sold by the Irving Moore Company, Cambridge, Massachusetts, AFS, under the trade name EPDM. The aqueous sodium chloride solution as anolyte is introduced through an electrolyte inlet 19 which is in communication with the anode chamber 20. Spent electrolyte and chlorine gas are removed through an outlet line 21 which also passes through the housing. A cathode inlet line 22 communicates with the cathode chamber 11 and allows the introduction of the catholyte, water, or aqueous solution of NaOH (more dilute than that formed electrochemically at the electrode/electrolyte interface) into the cathode chamber. Water network has two different functions. A portion of the water is electrolyzed to form hydroxyl anions (OH-), which combine with the sodium cations transported towards the membrane to form sodium hydroxide (NaOH). The liquid also sweeps over the embedded cathode electrode and dilutes the highly concentrated hydroxide formed at the membrane/electrode interface and reduces the diffusion of hydroxide back through the membrane into the anolyte chamber. The cathode outlet line 23 communicates with the cathode chamber 11 for removal of dilute sodium hydroxide plus any hydrogen discharged at the cathode and any excess water. A current to line 24 is introduced into the cathode chamber and a similar line, not shown, is introduced into the anode chamber. These electrical lines connect the current-carrying grids (grids) 15 and 16 to an electrical power source.

Figur 2 visar skissartat de reaktioner som äger rum i cellen under elektrolys av natriumklorid och är användbar för att förstå elektrolysprocessen och det sätt på vilket cellen fungerar. En vattenlösning av natriumklorid införes i anod- kammaren, som är âtskild från katodkammaren med katjonmemb- ranet 13. För att optimera katodverkningsgraden är membranet 13 försett med ett katodsidigt jonavvisande spärrskikt som av- visar hydroxyljoner och blockerar eller minimerar återvandring av hydrokid till anoden. Membranet 13 utgöres, såsom för- klaras utförligare i det följande, av ett kompositmembran framställt av ett skikt 26 med hög vattenhalt (20 - 35 % baserad på membranets torra vikt), på anodsidan och ett katod- sidoskikt 27 med låg vattenhalt (5 - 15 % baserad på membra- nets torrvikt), som är åtskilda av ett PTFE-tyg 28.Figure 2 schematically shows the reactions that take place in the cell during the electrolysis of sodium chloride and is useful for understanding the electrolysis process and the way in which the cell operates. An aqueous solution of sodium chloride is introduced into the anode chamber, which is separated from the cathode chamber by the cation membrane 13. To optimize the cathode efficiency, the membrane 13 is provided with a cathode-side ion-repelling barrier layer that repels hydroxyl ions and blocks or minimizes the return migration of hydroxide to the anode. The membrane 13 consists, as explained in more detail below, of a composite membrane made of a high water content layer 26 (20-35% based on the dry weight of the membrane) on the anode side and a low water content layer 27 (5-15% based on the dry weight of the membrane) on the cathode side, which are separated by a PTFE fabric 28.

Avvisningsegenskaperna hos katodsidans anjonavvisan- de spärrskikt kan förbättras ytterligare genom kemisk modifiering'av membranet på katodsidan till _ _ bildning av ett tunt skikt av en polymer med låg vattenhalt.The repellency properties of the cathode side anion-repelling barrier layer can be further improved by chemically modifying the membrane on the cathode side to form a thin layer of a polymer with low water content.

Enligt en utföringsform åstadkommas detta genom modifiering av polymeren till bildning av ett substituerad sulfonamidmembran- skikt. Katodsidoskiktet 27 har högt MEW-värde eller omvand- 1551111 svagt sur form (Sulfonamid), varigenom vattenhalten hos denna del av laminatmembranet minskas. Därigenom ökas fnatriumhydroxid åter genom membranet till anoden. 453 602 saltavvisningsförmâgan hos filmen och minskas diffusionen av Membranet Ikan även utgöras av en homogen film av ett membran med låg 'vattenhalt (Nafiøn-lso , perfluorkarbonsyra, etc.).In one embodiment, this is achieved by modifying the polymer to form a substituted sulfonamide membrane layer. The cathode side layer 27 has a high MEW value or is converted to a weakly acidic form (Sulfonamide), thereby reducing the water content of this portion of the laminate membrane. This increases the salt rejection capacity of the film and reduces the diffusion of sodium hydroxide back through the membrane to the anode. The membrane may also consist of a homogeneous film of a membrane with a low water content (NaF10-100, perfluorocarboxylic acid, etc.).

PTFE-bundna reducerade ädelmetalloxidkatalysatorer inne- hållande stabiliserade reducerade oxider av rutenium eller §iridium eller rutenium-iridium med eller utan reducerade poxider av titan, niob eller tantal och grafit pressas, såsom Strömkollektorer l5 och 16, som visas endast delvis för att göra figuren tydligare, visas, in i ytan av membranet 13. ;pressas mot ytan av de katalytiska elektroderna och anslutas :till positiva resp. negativa polen hos strömkällan för att ge den elektrolyserande potentialen över cellelektroderna.PTFE-bonded reduced noble metal oxide catalysts containing stabilized reduced oxides of ruthenium or iridium or ruthenium-iridium with or without reduced oxides of titanium, niobium or tantalum and graphite are pressed, as shown, into the surface of the membrane 13. Current collectors 15 and 16, which are shown only partially for clarity, are pressed against the surface of the catalytic electrodes and connected to the positive and negative poles of the power source to provide the electrolyzing potential across the cell electrodes.

Den i anodkammaren införda natriumkloridlösningen elektroly- seras vid anoden 29 och ger bildning av klor omedelbart vid ytan såsom visas skissartat med bubbelbildningen 30. Natrium- jonerna (Na+) transporteras genom membranet 13 till katoden 14. visas vid 31, katolyt. bundna katalytiska katoden 14 och utspäder den hydroxid som En ström av vatten eller vattenlösning av NaOH, som införes i katodkammaren och verkar såsom Vattenströmmen sveper över ytan av den PTFE- bildas vid gränsytan mellan membran och katod och minskar âterdiffusionen av hydroxid genom membranet till anoden.The sodium chloride solution introduced into the anode chamber is electrolyzed at the anode 29 and produces chlorine immediately at the surface as shown schematically by the bubble formation 30. The sodium ions (Na+) are transported through the membrane 13 to the cathode 14. A stream of water or aqueous solution of NaOH, which is introduced into the cathode chamber and acts as a catalyst, is shown at 31, the catalytic cathode 14 and dilutes the hydroxide formed at the interface between the membrane and the cathode and reduces the re-diffusion of hydroxide through the membrane to the anode.

En del av den vattenhaltiga katolyten elektrolyseras vid katoden med en alkalisk reaktion och bildar hydroxyljoner (OH_) samt gasformigt väte. Hydroxyljonerna förenas med natriumjonerna som transporteras genom membranet och bildar natriumhydroxid vid gränsytan membran/elektrod. Natrium- hydroxiden väter lätt PTFE-delarna av den bundna elektroden och vandrar till ytan där hydroxiden utspädes med den vatten- ström som sveper över ytan av elektroden. Med vattenström som sveper över katoden kan lätt en koncentrerad natriumhydroxid med en koncentration av 4,5 - 6,5 M erhållas vid katoden. Även med utspädning kommer en viss mängd natriumhydroxid såsom visas med pilen 33 att vandra åter genom membranet 13 till 453 602 "_ _... fanoden. Natriumhydroxid som transporteras till anoden oxi-m'H _deras och bildar vatten samt syre såsom visas med bubbelbild- -ning vid 34. Detta är givetvis en parasitisk reaktion som :minskar katodens strömverkningsgrad. Bildningen av syre i sig är oönskvärt eftersom den kan medföra besvärliga effekter på šelektroden och membranet. Dessutom utspäder syre kloren som 'bildas vid anoden så att behandling erfordras för avlägsnande av syret. Reaktionen i olika delar av cellen är följande: :vid anøaem 2 c1'-> cizf + za' (1) (huvudreaktion) _ šMembrantransport: 2Na+ + H20 (2) .Vid katoden: 2H2O~*20H + H24 -2e (3a)_ ' ma* + 20x11» zuaoa (ab) vid anoden: 4on"-> 02 + 21420 + 1:e' (4) (parasitisk) Totalt: 2Na c1 + 21120» znaofl +cl2+flz (5) (huvudreaktion) Det nya arrangemang för elektrolys av vattenlösningar av natriumklorid som beskrives kännetecknas av att de katalytiska ställena i_elektroderna står i direkt kontakt med katjonmemb~ ranet och jonbytande syragrupper, som är bundna till polymer- huvudkedjan (både när dessa grupper utgöras av sulfonsyra- 20, eller karbonsyragrupper COOH X H20).A portion of the aqueous catholyte is electrolyzed at the cathode in an alkaline reaction to form hydroxyl ions (OH_) and hydrogen gas. The hydroxyl ions combine with the sodium ions transported through the membrane to form sodium hydroxide at the membrane/electrode interface. The sodium hydroxide readily wets the PTFE parts of the bonded electrode and migrates to the surface where the hydroxide is diluted by the water stream sweeping over the surface of the electrode. With a water stream sweeping over the cathode, a concentrated sodium hydroxide solution with a concentration of 4.5 - 6.5 M can easily be obtained at the cathode. Even with dilution, a certain amount of sodium hydroxide as shown by arrow 33 will migrate back through membrane 13 to the anode. Sodium hydroxide transported to the anode is oxidized and forms water and oxygen as shown by bubble formation at 34. This is of course a parasitic reaction which reduces the current efficiency of the cathode. The formation of oxygen in itself is undesirable since it can have adverse effects on the electrode and membrane. In addition, oxygen dilutes the chlorine formed at the anode so that treatment is required to remove the oxygen. The reaction in different parts of the cell is as follows: At the anode 2 Cl-> Cl- + Cl- (1) (main reaction) Membrane transport: 2Na+ + H20 (2) At the cathode: 2H2O-20H + H24 -2e (3a) 20x11» zuaoa (ab) at the anode: 4on"-> 02 + 21420 + 1:e' (4) (parasitic) Total: 2Na c1 + 21120» znaofl +cl2+flz (5) (main reaction) The new arrangement for electrolysis of aqueous solutions of sodium chloride described is characterized by the catalytic sites in the electrodes being in direct contact with the cation membrane and ion-exchange acid groups, which are bound to the polymer main chain (both when these groups consist of sulfonic acid 20, or carboxylic acid groups COOH X H20).

Till följd härav förekommer icke något IR-fall av en väsentlig storlek i anolyt- eller katolytkamrarna (detta IR-fall benäm- nes vanligen "elektrolyt-IR-fall"). "Elektrolyt-IR-fallet" utmärker tidigare kända system och processer vid vilka elekt- grupper S03 H X H roden och membranet är separerade och kan vara av storleks- ordningen 0,2 - 0,5 volt. Eliminerandet eller den väsentliga minskningen av detta spänningsfall är givetvis en av de _ väsentliga fördelarna med uppfinningen eftersom detta har en uppenbar och mycket signifikant effekt på den totala cell- spänningen och processens ekonomi. Eftersom klor bildas direkt vid gränsytan mellan anod och membran uppkomer icke något IR-fall p.g.a. den s.k. "bubbeleffekten" vilket är en förlust genom gasskärmning och masstransport beroende pà av- 453 602 10 Ö íbrytandet eller blockerandet av elektrolytbanan mellan eleht-W šroden och membranet. Såsom påpekas i det föregående är i štidigare kända system den klorurladdande katalytiska elektro- :den separerad från membranet. Gasen bildas direkt vid elekt- šroden och detta medför att ett gasskikt erhålles i mellan- Érummet mellan membranet och elektroden. Detta medför ett iavbrott av elektrolytbanan mellan elektrod-kollektor samt šmembranet vilket blockerar passage av Na+-joner och härigenom åen ökning av IR-fallet.As a result, no IR drop of any significant magnitude occurs in the anolyte or catholyte chambers (this IR drop is commonly referred to as the "electrolyte IR drop"). The "electrolyte IR drop" characterizes previously known systems and processes in which the electrode and the membrane are separated and may be of the order of 0.2 - 0.5 volts. The elimination or substantial reduction of this voltage drop is of course one of the _ essential advantages of the invention since this has an obvious and very significant effect on the total cell voltage and the economics of the process. Since chlorine is formed directly at the interface between the anode and the membrane, no IR drop occurs due to the so-called "bubble effect" which is a loss through gas shielding and mass transport due to the interruption or blockage of the electrolyte path between the electrode and the membrane. As previously mentioned, in prior art systems the chloride discharging catalytic electrode is separated from the membrane. The gas is formed directly at the electrode and this results in a gas layer being obtained in the space between the membrane and the electrode. This results in a disruption of the electrolyte path between the electrode collector and the membrane which blocks the passage of Na+ ions and thereby increases the IR drop.

§Elektroder :Den PTFE-bundna katalytiska elektroden innehåller reducerade šoxider av platinagruppmetaller som nämnts i det föregående, såsom rutenium, iridium eller rutenium-iridium för att mini- mera kloröverspänningen vid anoden. De reducerade rutenium- oxiderna stabiliseras mot klor- och syreutveckling så att man erhåller en stabil anod. Stabilisering âstadkomes från början genom temperaturstabilisering (termisk), d.v.s genom upphettning av de reducerade oxiderna av rutenium till en temperatur under den temperatur vid vilken de reducerade oxiderna börjar sönderdelas till ren metall. De reducerade oxiderna upphettas därför företrädesvis till 350 - 750°C under en tidrymd från 30 minuter till 6 timar, varvid den före- dragna termiska stabiliseringsmetoden genomföras genom upp- hettning av de reducerade oxiderna under en timmes tid till en temperatur inom området 550 - 600°C. Den PTFE-bundna anoden som innehåller reducerade oxider av rutenium under- kastas ytterligare stabilisering genom blandning med grafit och/eller blandning med reducerade oxider av andra platina- gruppmetaller, exempelvis IIÛX i00m Området 5 - 25 % iridium, varvid 25 % föredrages, eller platina, rodium, etci, samt även reducerade oxider av ventilmetaller, såsom titan (Ti)OX, med företrädesvis 25 - 50 % TiOx, eller'reducerade oxider av tantal (25 % eller mer). Det har även visat sig att en ternär legering av reducerade oxider av titan, rutenium och iridium (Ru, Ir, Ti)Ox eller tantal, rutenium och iridium (Ru,Ur,Ti)0x, eller tantal, rutenium och iridium 453 602 ll (Ru,Ir,Ta)Ox bunden med PTFE är mycket verksam för att ge en stabil, lânglivad anod. För ternära legeringar är sammansätt- ningen företrädesvis 5 - 25 viktprocent reducerade oxider av iridium, ca 50 viktprocent reducerade oxider av rutenium samt resten en ventilmetall, exempelvis titan. För en binär lege- ring av reducerade oxider av rutenium och titan är den före- dragna mängden 50 viktprocent titan och återstoden rutenium.§Electrodes: The PTFE-bonded catalytic electrode contains reduced oxides of platinum group metals as mentioned above, such as ruthenium, iridium or ruthenium-iridium to minimize the chlorine overvoltage at the anode. The reduced ruthenium oxides are stabilized against chlorine and oxygen evolution so as to obtain a stable anode. Stabilization is initially achieved by temperature stabilization (thermal), i.e. by heating the reduced oxides of ruthenium to a temperature below the temperature at which the reduced oxides begin to decompose to pure metal. The reduced oxides are therefore preferably heated to 350-750°C for a period of from 30 minutes to 6 hours, the preferred thermal stabilization method being carried out by heating the reduced oxides for one hour to a temperature in the range of 550-600°C. The PTFE-bonded anode containing reduced oxides of ruthenium is further stabilized by mixing with graphite and/or mixing with reduced oxides of other platinum group metals, for example, iridium (5-25%, 25% preferred), or platinum, rhodium, etc., and also reduced oxides of valve metals, such as titanium (Ti)Ox, preferably 25-50% TiOx, or reduced oxides of tantalum (25% or more). It has also been found that a ternary alloy of reduced oxides of titanium, ruthenium and iridium (Ru, Ir, Ti)Ox or tantalum, ruthenium and iridium (Ru, Ur, Ti)Ox, or tantalum, ruthenium and iridium (Ru, Ir, Ta)Ox bonded with PTFE is very effective in providing a stable, long-lived anode. For ternary alloys, the composition is preferably 5-25% by weight of reduced oxides of iridium, about 50% by weight of reduced oxides of ruthenium, and the balance a valve metal, such as titanium. For a binary alloy of reduced oxides of ruthenium and titanium, the preferred amount is 50% by weight of titanium and the balance ruthenium.

Titan har givetvis den ytterligare fördelen att ämnet är mycket mindre dyrbart än både rutenium och iridium, varför detta ämne är ett verksamt utdrygningsmedel som minskar kost- naderna samt stabiliserar samtidigt elektroden i syramiljö och mot utveckling av klor och syre. Andra anodiskt oxidfilmbil~ dande metaller, exempelvis niob, Nb, tantal, Ta, zirkonium, Zr eller hafnium, Hf, kan med gott resultat användas i stället för Ti i elektrodkonstruktionerna.Titanium has the additional advantage of being much less expensive than both ruthenium and iridium, which makes it an effective extender that reduces costs and at the same time stabilizes the electrode in an acidic environment and against the development of chlorine and oxygen. Other anodic oxide film-forming metals, such as niobium, Nb, tantalum, Ta, zirconium, Zr or hafnium, Hf, can be used with good results instead of Ti in electrode designs.

Legeringarna av de reducerade platinagruppmetalloxiderna blan- das tillsammans med de reducerade oxiderna av titan eller andra ventilmetaller med PTFE till en homogen blandning.The alloys of the reduced platinum group metal oxides are mixed together with the reduced oxides of titanium or other valve metals with PTFE to a homogeneous mixture.

Anodens PTFE-halt kan vara 15 - 50 viktprocent, men 20 - 30 viktprocent föredrages. PTFE är av den typ som föres i handeln av Dupont Corporation under beteckningen T-30, men även andra fluorkolpolymerer kan användas med gott resultat.The PTFE content of the anode may be 15-50% by weight, but 20-30% by weight is preferred. The PTFE is of the type sold by Dupont Corporation under the designation T-30, but other fluorocarbon polymers can also be used with good results.

Typiska bemängningar med Pt-gruppmetaller, etc. för anoden är minst 0,6 mg/cmz av elektrodytan och det föredragna interval- let är l - 2 mg/cmz. Strömkollektorn för anoden kan utgöras av ett platinerat niobnät med en fin maskvidd som ger god kon- takt med elektrodytan. Alternativt kan ett sträcktitannät belagt med ruteniumoxid, iridiumoxid, övergångsmetalloxid och blandningar av dessa material även användas såsom anodkollek- torkonstruktion. Andra anodkollektorkonstruktioner kan _ utgöras av Pt-gruppmetall- eller Pt-gruppmetalloxid-täckt nät som är fäst vid plåten genom svetsning eller bindning.Typical loadings of Pt group metals, etc. for the anode are at least 0.6 mg/cm2 of the electrode surface and the preferred range is 1 - 2 mg/cm2. The current collector for the anode may be a platinized niobium mesh with a fine mesh size that provides good contact with the electrode surface. Alternatively, an expanded titanium mesh coated with ruthenium oxide, iridium oxide, transition metal oxide, and mixtures of these materials may also be used as the anode collector structure. Other anode collector structures may be Pt group metal or Pt group metal oxide-covered mesh attached to the plate by welding or bonding.

Anodströmkollektorn som står i beröring med det bundna anod- skiktet har högre kloröverspänning än elektrodens katalytiskt 455 602 12 verksamma anodytskikt. Detta minskar sannolikheten för att elektrokemiska reaktioner, såsom klorutveckling, äger rum på strömfördelarytan eftersom dessa reaktioner mer sannolikt uppträder på den elektrokatalytiska anodelektrodytan eftersom _denna har lägre överspänning och p.g.a. det högre IR-fallet " till konektornätet.The anode current collector in contact with the bonded anode layer has a higher chlorine overvoltage than the catalytically active anode surface layer of the electrode. This reduces the likelihood of electrochemical reactions, such as chlorine evolution, taking place on the current distribution surface since these reactions are more likely to occur on the electrocatalytic anode electrode surface because of its lower overvoltage and due to the higher IR drop to the connector network.

-Katoden utgöres företrädesvis av en bunden blandning av PTFE-partiklar och platinasvart medden bemängning med platinasvart av 0,4 - 4 mg/cmz. Såsom påpekats tidigare kan andra katalytiska material, såsom Palladium, guld, silver, gspineller, mangan, kobolt, nickel, grafit liksom de reducerade 'oxiderna användas (på anoden, Ru Ir Ox, etc.) med lika gott resultat. Katoden är liksom anoden företrädesvis bunden till och inbäddad i ytan av katjonmembranet. Katoden göres mycket tunn, 0,05 - 0,076 mm eller mindre, och företrädesvis ca 0,013 mm samt är porös och har låg PTFE-halt.-The cathode preferably consists of a bonded mixture of PTFE particles and platinum black with a platinum black loading of 0.4 - 4 mg/cm2. As previously pointed out, other catalytic materials, such as Palladium, gold, silver, spinels, manganese, cobalt, nickel, graphite as well as the reduced oxides can be used (on the anode, Ru Ir Ox, etc.) with equally good results. The cathode, like the anode, is preferably bonded to and embedded in the surface of the cation membrane. The cathode is made very thin, 0.05 - 0.076 mm or less, and preferably about 0.013 mm and is porous and has a low PTFE content.

Katodens tjocklek kan vara avsevärd. Detta kan återspeglas i form av minskad överspolning med vatten eller vattenlösning av Na0H och penetrering av katoden samt minska sålunda katod- strömverkningsgraden. Celler tillverkades med tunna (ca 0,013 - 0,05 mm) bundna katoder av Pt-svart - 15 % PTFE.The thickness of the cathode can be considerable. This can be reflected in reduced water or aqueous NaOH flushing and penetration of the cathode, thus reducing the cathode current efficiency. Cells were manufactured with thin (about 0.013 - 0.05 mm) bonded cathodes of Pt black - 15% PTFE.

Strömverkningsgraden hos celler med tunna katoder var ca 80 % vid SM NaOH vid drift vid 88 - 9l°C med 290 g/L NaCl-lösning tillförd till anoden och med samma strömtäthetsvärden (3200 A/dmz). Med en Ru-grafitkatod med tjockleken 0,076 mm sänktes strömverkningsgraden till 54 % vid SM Na0H. I tabell A visas sambanden mellan katodverkningsgrad och tjock- lek, och det framgår att en tjocklek som icke överstiger 0,05 - O,76'mm ger de bästa egenskaperna. _ 'ra 453 602 13 i;ššELL A "N ' Strömverkningsgrad :Cell Katod Katodtjocklek (mm) % (M NaOH) ' 1 Pt-svart 0.05 - 0.076 64 (4.o m) 2 Pt-svart 0.05 - 0.076 73 (4.5 M) 3 Pt-Svart 0.025 - 0.05 75 (3.l M) 4 Pt-svart 0.025 - 0.05 82 (5 M) 5 Pt-Svart 0.013 78 (5.5 M) 6 5 % Pt-svart 0.076 78 (3.0 M) pâ grafit 7 15 % Ru O 0.076 54 (5.0 M) på grafitx 8 Platiniserat 0.25 - 0.38 57 (5 M) grafittyg Elektroden göres gaspermeable för att tillåta gaser som ut- vecklas vid gränsytan elektrod/membran att bortgâ lätt. Den göres porös för att tillåta penetrering av det förbisvepande vattnet till katod/membrangränsytan där NaOH bildas och för att tillåta utgângsmaterialet natriumkloridlösningen att lätt komma fram till membranet och elektrodens katalytiska ställen.The current efficiency of cells with thin cathodes was about 80% at SM NaOH when operated at 88 - 91°C with 290 g/L NaCl solution supplied to the anode and with the same current density values (3200 A/dm2). With a Ru-graphite cathode with a thickness of 0.076 mm, the current efficiency was reduced to 54% at SM NaOH. Table A shows the relationship between cathode efficiency and thickness, and it is clear that a thickness not exceeding 0.05 - 0.76'mm gives the best properties. _ 'ra 453 602 13 i;ššELL A "N ' Current efficiency :Cell Cathode Cathode thickness (mm) % (M NaOH) ' 1 Pt-black 0.05 - 0.076 64 (4.o m) 2 Pt-black 0.05 - 0.076 73 (4.5 M) 3 Pt-Black 0.025 - 0.05 75 (3.l M) 4 Pt-black 0.025 - 0.05 82 (5 M) 5 Pt-Black 0.013 78 (5.5 M) 6 5% Pt-black 0.076 78 (3.0 M) on graphite 7 15% Ru O 0.076 54 (5.0 M) on graphitex 8 Platinized 0.25 - 0.38 57 (5M) graphite fabric The electrode is made gas permeable to allow gases evolved at the electrode/membrane interface to escape easily. It is made porous to allow penetration of the by-passing water to the cathode/membrane interface where NaOH is formed and to allow the starting material, the sodium chloride solution, to easily reach the membrane and the catalytic sites of the electrode.

Det först nämnda förbättrarutspädningen av hög koncentrerad Na0H när denna bildas och innan NaOH väter PTFE och stiger till elektrodytan så att ytterligare utspädning med vatten, som sveper över elektrodytan erhålles. Det är betydelsefullt att utspäda vid gränsytan av membranet där Na0H-koncentratio- nen är högst. För att maximera vattnets penetrering vid katoden bör PTFE-halten icke överstiga 15 - 30 viktprocent eftersom PTFE är hydrofobt. Med god porositet, begränsad PTFE-halt, tunn tvärsektion och förbisvepande vatten eller utspädd hydroxidlösning regleras Na0H-koncentrationen så att vandring av NaOH genom membranet minskas. Förutom genom reg- lering av strukturegenskaperna hos katoden och utnyttjande av vatten eller utspädd hydroxnflösflng som sveper förbi för att minska Na0H-koncentrationen kan återvandring av hydro- xid ytterligare minskas genom att man anordnar ett anjonav~ visande spärrskikt på katodsidan. 453 602 14 ïštrömkollektorn för katoden måste väljas omsorgsfullt eftersom den högkorrosiva hydroxflíüäming som förefinnes vid katoden an- ~griper många material, i synnerhet under avstängning. Ström- 'kollektorn kan ha formen av ett nickelnät eftersom nickel är beständig mot hydroxid. Alternativt kan strömkollektorn vara :utförd av en rostfri stålplåt med ett nät av rostfritt stål svetsat till plåten. En annankatodströmkonstruktion som är ibeständig mot eller inert i hydroxidlösningen är grafit eller ;grafit i kombination med ett nickelnät pressat till pastan (pate) och mot ytan av elektroden. Den katodströmkollektor som står i kontakt med det bundna katodskiktet är utförd av material som har högre väteöverspänning än den katalytiska elektrodytan. Detta minskar även sannolikheten för att en sådan elektrokemisk reaktion som väteutveckling äger rum på strömfördelaren eftersom sådana reaktioner mer sannolikt upp- träder på den elektrokatalytiska katodytan eftersom denna har lägre överspänning och eftersom katoden även i viss utsträck- ning avskärmar kollektorn.The former improves the dilution of high concentration NaOH when it is formed and before NaOH wets the PTFE and rises to the electrode surface so that further dilution with water sweeping over the electrode surface is obtained. It is important to dilute at the interface of the membrane where the NaOH concentration is highest. To maximize water penetration at the cathode, the PTFE content should not exceed 15 - 30 wt.% because PTFE is hydrophobic. With good porosity, limited PTFE content, thin cross-section and by-passing water or dilute hydroxide solution, the NaOH concentration is controlled so that migration of NaOH through the membrane is reduced. In addition to controlling the structural properties of the cathode and utilizing water or dilute hydroxide solution sweeping by to reduce the NaOH concentration, re-migration of hydroxide can be further reduced by arranging an anion-repellent barrier layer on the cathode side. 453 602 14 The cathode current collector must be carefully selected because the highly corrosive hydroxide solution present at the cathode attacks many materials, especially during shutdown. The current collector may be in the form of a nickel mesh since nickel is resistant to hydroxide. Alternatively, the current collector may be made of a stainless steel sheet with a stainless steel mesh welded to the sheet. Another cathode current construction that is resistant to or inert in the hydroxide solution is graphite or graphite in combination with a nickel mesh pressed into the paste and onto the surface of the electrode. The cathode current collector in contact with the bonded cathode layer is made of a material that has a higher hydrogen overvoltage than the catalytic electrode surface. This also reduces the likelihood of an electrochemical reaction such as hydrogen evolution taking place on the current distributor since such reactions are more likely to occur on the electrocatalytic cathode surface since this has a lower overvoltage and since the cathode also shields the collector to some extent.

Membran Membranet 13 utgöres företrädesvis av ett stabilt, hydratise- rat katjonmembran som utmärkes av jontransportselektivitet.Membrane The membrane 13 preferably consists of a stable, hydrated cation membrane which is characterized by ion transport selectivity.

Katjonbytarmembranet tillåter passage av positivt laddade natriumkatjoner och minimerar passagen av negativt laddade anjoner. Det finns olika typer av jonbytarhartser som kan formas till membraner som ger selektiv transport av katjon.The cation exchange membrane allows the passage of positively charged sodium cations and minimizes the passage of negatively charged anions. There are various types of ion exchange resins that can be formed into membranes that provide selective transport of cations.

Två klasser av sådana hartser benämnas sulfonsyrakatjonbytar- hartser och karboxylkatjonbytarhartser. I sulfonsyrajonbytar- hartserna, som är den föredragna typen, är jonbytargrupperna hydratiserade sulfonsyragrupper (S033 X H20) som är bundna till polymèrhuvudkedjan genom sulfonering. De jonbytande syragrupperna är icke rörliga i membranet utan är fast bundna till polymerens huvudkedja vilket säkerställer att elektrolyt- koncentrationen icke varierar.Two classes of such resins are called sulfonic acid cation exchange resins and carboxyl cation exchange resins. In the sulfonic acid ion exchange resins, which are the preferred type, the ion exchange groups are hydrated sulfonic acid groups (SO33 X H20) which are bonded to the polymer backbone by sulfonation. The ion exchange acid groups are not mobile in the membrane but are firmly bonded to the polymer backbone, ensuring that the electrolyte concentration does not vary.

Såsom påpekas i det föregående föredrags perfluorkol-sulfon- syrakatjonbytarmembraner eftersom dessa ger mycket god katjon- 15 ïtransport, är i hög grad stabila, icke påverkas av syror och :starka oxidationsmedel, uppvisar mycket god termisk stabilitet :samt är väsentligen oförändrade med tiden.As noted above, perfluorocarbon sulfonic acid cation exchange membranes are preferred because they provide very good cation transport, are highly stable, are not affected by acids and strong oxidizing agents, exhibit very good thermal stability, and are substantially unchanged over time.

En speciell klass 'av katjonbytarpolymermembraner som föredrages försäljes av Dupont Company, AFS, under varumärket "Nafion" . Dessa ,membraner utgöras av hydratiserade sampolymerer av polytetra- fluoreten (PTFE) och polysulfonylfluoridvinyleter innehållande därtill bundna sulfonsyragrupper. Dessa membraner kan använ- fdas i väteformen, vilket vanligen är det tillstånd i vilket :de erhållas från tillverkaren.A particular class of cation exchange polymer membranes which are preferred are sold by the Dupont Company, AFS, under the trade name "Nafion". These membranes are hydrated copolymers of polytetrafluoroethylene (PTFE) and polysulfonyl fluoride vinyl ether containing sulfonic acid groups attached thereto. These membranes can be used in the hydrogen form, which is usually the condition in which they are obtained from the manufacturer.

Jonbyteskapaciteten (JBK) för =ett visst sulfonkatjonbytarmembran beror på milliekvivalent- vikten (MEV) av S03-grupper per gram torr polymer. Ju högre åhalten av sulfonsyragrupper är, desto större är jonbyteskapa- citeten och sålunda förmågan hos det hydratiserade membranet att transportera katjoner. När jonbyteskapaciteten hos memb- ranet ökar, ökar emellertid även vattenhalten och förmågan hos membranet att avvisa salter minskar. Den hastighet med vilken natriumhydroxid vandrar från katodsidan till anodsidan ökar sålunda med JBK. strömverkningsgraden (KB) och medför även syrebildning vid Till följd härav utgöres ett föredraget jonbytarmembran för användning vid elektrolys av natriumklorid av ett laminat bestående av en tunn (tjocklek 0,05 mm) av katjonbytarmembran med 1500 MEV och låg vattenhalt (5 - 15 %), som uppvisar hög saltavvisning, bunden till en film med en tjocklek av 0,1 mm eller mer med hög jonbyteskapacitet, 1100 MEV, med ett PTFE-tyg. sådan laminatkonstruktion föres i handeln av Dupont Detta medför en minskning av den katodiska anoden med-alla de icke önskade följderna härav.The ion exchange capacity (IEC) of a given sulfonic cation exchange membrane depends on the milliequivalent weight (MEV) of SO3 groups per gram of dry polymer. The higher the content of sulfonic acid groups, the greater the ion exchange capacity and thus the ability of the hydrated membrane to transport cations. However, as the ion exchange capacity of the membrane increases, the water content also increases and the ability of the membrane to reject salts decreases. The rate at which sodium hydroxide migrates from the cathode side to the anode side thus increases with IEC. The current efficiency (KB) and also results in oxygen formation at As a result, a preferred ion exchange membrane for use in the electrolysis of sodium chloride is a laminate consisting of a thin (thickness 0.05 mm) of cation exchange membrane with 1500 MEV and low water content (5-15%), which exhibits high salt rejection, bonded to a film with a thickness of 0.1 mm or more with high ion exchange capacity, 1100 MEV, with a PTFE fabric. Such a laminate construction is marketed by Dupont. This results in a reduction of the cathodic anode with all the undesirable consequences thereof.

En form av en Andra former av laminat eller konstruktioner som finnas tillgängliga är Nafion 355, 376, 390, É27, 214, i vilka katodsidan utgöres av ett tunt - skikt eller film av harts med låg vattenhalt (5 - 15 %) för optimering av saltavvisningen, under det att anodsidan av Company under varumärket Nafion 315. membranet utgöres av en film med hög vattenhalt som förbättrar jonbyteskapaciteten.A form of a Other forms of laminates or constructions available are Nafion 355, 376, 390, É27, 214, in which the cathode side consists of a thin layer or film of resin with low water content (5 - 15%) to optimize salt rejection, while the anode side of the membrane consists of a film with high water content that improves ion exchange capacity.

Jonbytarmembranet framställes genom lakning i hydroxidlösning u- 453 602 16 :'(3 - 8 M) under en tidrymd av en timme för fixering av memb _ranets vattenhalt och jontransportegenskaper för omvandling štill sulfonatform. För ett laminerat membran som är samman- bunfiet maa ett PTFE-tyg kan det vara önskvärt att rengöra membranet eller PTFE-tyget genom att hålla.detta i 70%-ig HNO3 under återflöde i 3 eller 4 timmars tid. _Sâsom angivits kortfattat i det föregående bör spärrskiktet på :katodsidan utmärkas av låg vattenhalt på vattenabsorberande persulfonsyragruppbasis. Detta medför mer effektiv avvisning av anjon (hydroxidjon). Genom blockering eller avvisning av hydroxidjoner minskas återvandring av hydroxid väsentligt pvilket ökar strömverkningsgraden hos cellen och minskar syre- utvecklingen vid anoden. Vid en alternativ laminerad konstruk- tion är katodsidoskiktet av membranet kemiskt modifierat. De funktionella grupperna vid ytskiktet av polymeren är modifie- rade så att de uppvisar lägre vattenabsorption än membranet i sulfonsyraform. Detta kan åstadkommas genom att ett ytskikt av polymeren bringas att reagera till bildning av ett skikt av sulfonamidgrupper. Olika slags reaktioner kan utnyttjas för âstadkomande av ytskiktet av sulfonamid. En sådan metod innefattar reaktion av ytan av Nafion-membranet när detta föreligger i sulfonylfluoridform med aminer, såsom etylendia- min (EDA), till bildning av substituerade sulfonamidmembraner.The ion exchange membrane is prepared by leaching in hydroxide solution (3-8 M) for a period of one hour to fix the membrane's water content and ion transport properties for conversion to the sulfonate form. For a laminated membrane bonded to a PTFE fabric, it may be desirable to clean the membrane or PTFE fabric by keeping it in 70% HNO3 under reflux for 3 or 4 hours. As briefly stated above, the barrier layer on the cathode side should be characterized by a low water content on the basis of water-absorbing persulfonic acid groups. This results in more effective rejection of the anion (hydroxide ion). By blocking or rejecting hydroxide ions, the remigration of hydroxide is significantly reduced, which increases the current efficiency of the cell and reduces oxygen evolution at the anode. In an alternative laminated construction, the cathode side layer of the membrane is chemically modified. The functional groups at the surface layer of the polymer are modified so that they exhibit lower water absorption than the membrane in the sulfonic acid form. This can be accomplished by reacting a surface layer of the polymer to form a layer of sulfonamide groups. Various types of reactions can be utilized to produce the sulfonamide surface layer. One such method involves reacting the surface of the Nafion membrane when it is in the sulfonyl fluoride form with amines, such as ethylenediamine (EDA), to form substituted sulfonamide membranes.

Detta sulfonamidskikt verkar såsom ett mycket effektivt spärr- skikt för anjoner. Genom att avvisa hydroxidanjonerna på katodsidan blir uppenbarligen återvandringen av hydroxid (NaOH) väsentligen minskad.This sulfonamide layer acts as a very effective barrier layer for anions. By repelling the hydroxide anions on the cathode side, the remigration of hydroxide (NaOH) is apparently significantly reduced.

Elektrodframställning De reducerade platinagruppmetalloxiderna av rutenium, iridium, rutenium-iridium, etc., med eller utan de reducerade oxiderna av övergångsmetaller, såsom titan, eller av grafit, som är bundna med PTFE-partiklarna till bildning av de porösa, gas- permeabla, katalytiska elektroderna, framtällas genom termisk sönderdelning av blandade metallsalter i frånvaro eller närvaro av överskott av natriumsalter, såsom nitrater, karbonater, etc. "453 602 17 Den använda framställningsmetoden är en modifikation av Adam 'metod för platinaframställning genom införlivande av termiskt -sönderdelbara halogenider av iridium, titan, eller rutenium, :d.v.s. salter av dessa metaller, såsom iridiumklorid, rute- -niumklorid eller titanklorid. Såsom exempel använder man vid 'framställning av (rutenium, iridium)Ox såsom binär legering de finfördelade salterna av rutenium och iridium i blandning i samma viktförhållande mellan rutenium och iridium som önskas i ïlegeringen. Ett överskott av natriumnitrat eller ekvivalenta alkalimetallsalter införlivas och blandningen smältes i en silikaskål vid 500 - 600°C under 3 timmars tid. Återstoden tvättas omsorgsfullt för avlägsnande av nitrater och haloge- nider som fortfarande återstår. Den erhållna suspensionen av blandade och legerade oxider reduceras vid rumstemperatur med användning av en elektrokolreduktionsmetod, eller alternativt genom bubbling av väte genom blandningen. Produkten torkas omsorgsfullt, males och siktas genom ett nylonnät. Typiskt har partiklarna efter siktningen en storlek av 3,7;4m i dia- meter.Electrode Preparation The reduced platinum group metal oxides of ruthenium, iridium, ruthenium-iridium, etc., with or without the reduced oxides of transition metals, such as titanium, or of graphite, which are bonded with the PTFE particles to form the porous, gas-permeable, catalytic electrodes, are prepared by thermal decomposition of mixed metal salts in the absence or presence of excess sodium salts, such as nitrates, carbonates, etc. The preparation method used is a modification of the Adam method for platinum preparation by incorporating thermally decomposable halides of iridium, titanium, or ruthenium, i.e. salts of these metals, such as iridium chloride, ruthenium chloride, or titanium chloride. For example, in the preparation of (ruthenium, iridium)Ox as a binary alloy, the finely divided salts of ruthenium and iridium in a mixture in the same weight ratio of ruthenium to iridium desired in the alloy. An excess of sodium nitrate or equivalent alkali metal salts is incorporated and the mixture is melted in a silica crucible at 500-600°C for 3 hours. The residue is washed carefully to remove nitrates and halides which still remain. The resulting suspension of mixed and alloyed oxides is reduced at room temperature using an electrocarbon reduction method, or alternatively by bubbling hydrogen through the mixture. The product is dried carefully, ground and sieved through a nylon mesh. Typically the particles after sieving have a size of 3.7;4m in diameter.

Legeringen av de reducerade oxiderna av rutenium och iridium underkastas därefter termisk stabilisering genom upphettning under en timme till 500 - 600°C. Elektroden framställes genom sammanblandning av de reducerade, termiskt stabiliserade platinagruppmetalloxiderna med partiklarna av polytetrafluor- eten, PTFE. En lämplig form av sådana partiklar föres i handeln av Dupont, AFS, under beteckningen TeflonG'I-30.The alloy of the reduced oxides of ruthenium and iridium is then thermally stabilized by heating for one hour to 500-600°C. The electrode is prepared by mixing the reduced, thermally stabilized platinum group metal oxides with particles of polytetrafluoroethylene, PTFE. A suitable form of such particles is sold by Dupont, AFS, under the designation TeflonG'I-30.

De reducerade Pt-metalloxiderna, såsom RuOx, kan blandas med en ledande bärare, exempelvis grafit, övergångsmetallkarbider, övergångsmétaller för att förbättra stabiliteten och tillåta låga bemängningar med platinagruppmetall (0,5 mg/cmz vid användning.The reduced Pt metal oxides, such as RuOx, can be mixed with a conductive support, such as graphite, transition metal carbides, transition metals to improve stability and allow low platinum group metal loadings (0.5 mg/cm2) in use.

I fallet grafit-rutenium blandas pulverformig grafit (exempel- vis "Poco graphite 1748", Union Oil Co.) med 15 - 30 % Teflon (T-30) baserat på vikten av grafit-teflonblandningen. De redu- cerade metalloxiderna sammanblandas med blandningen av grafit- PTFE . 453 602 18 ° :Blandningen av Pt-metallpartíklar och PTFE-partiklar eller *av grafit och de reducerade oxidpartiklarna anordnas i en form ioch upphettas tills sammansättningen sintras till dekalform, :som därefter bindes till och inbäddas i ytan av membranet §genom inverkan av tryck och värme. Olika metoder kan användas :för att binda och inbädda elektroden i membranet, varvid den metod som beskrives i amerikanska patentskriften 3,l34,697 kan användas. Vid detta förfarande tvingas elektrodkonstruktionen _in i ytan av ett partiellt polymerfserat jonbytarmembran så _att härigenom den sintrade, porösa, gasabsorberande partikel- :blandningen bindes till membranet och inbäddas i ytan av memb- -rånet.In the case of graphite-ruthenium, powdered graphite (e.g., "Poco graphite 1748", Union Oil Co.) is mixed with 15-30% Teflon (T-30) based on the weight of the graphite-Teflon mixture. The reduced metal oxides are mixed with the graphite-PTFE mixture. 453 602 18 ° :The mixture of Pt metal particles and PTFE particles or *of graphite and the reduced oxide particles is arranged in a mold and heated until the composition is sintered into a decal form, :which is then bonded to and embedded in the surface of the membrane §by the action of pressure and heat. Various methods can be used :to bond and embed the electrode in the membrane, whereby the method described in U.S. Patent 3,134,697 can be used. In this process, the electrode structure is forced into the surface of a partially polymerized ion exchange membrane so that the sintered, porous, gas-absorbing particle mixture is bonded to the membrane and embedded in the surface of the membrane.

PIOCeSSEaramêtraI Klorgenerering åstadkommas genom införing av en vattenlösning av alkalimetallklorid, exempelvis NaCl, i anolytkammaren.PIOCeSSEaramêtraI Chlorine generation is achieved by introducing an aqueous solution of alkali metal chloride, for example NaCl, into the anolyte chamber.

Tillföringshastigheten ligger företrädesvis inom omrâdet 200 - zooo cnÉ/fninut/amz/ioo A/amz (cc per minute/per ftz/ioo Asa) .The feed rate is preferably in the range of 200 - 300 cc/min/amz/100 A/amz (cc per minute/per ftz/100 Asa).

Natriumkloridkoncentrationen bör hållas inom området 2,5 - SM (150 - 300 g/l), och en 5-molar lösning med ca 300 g/l före- drages eftersom katodströmverkningsgraden ökar direkt med koncentrationen. Samtidigt medför en ökning av natriumklorid- koncentrationen en minskad syreutveckling vid anoden p.g.a. vattenelektrolys. När koncentrationen av anolyten minskar ökar syreutvecklingen p.g.a av en ökning av den relativa mäng- den vatten som förefinnes vid anoden och som konkurerar med NaCl beträffande katalytiska reaktionsställen. Till följd härav kommer ytterligare mängd vatten att elektrolyseras med bildning av syre vid anoden. Elektrolys av vatten vid anoden sänker även katodverkningsgraden eftersom vätejoner H+ som bildas vid elektrolysen av vatten vandrar genom membranet och kombineras med hydroxidjoner (OH_) och bildar vatten i stället för att dessa hydroxyljoner utnyttjas till bildning av hydro- xid.The sodium chloride concentration should be kept within the range of 2.5 - SM (150 - 300 g/l), and a 5-molar solution of about 300 g/l is preferred because the cathode current efficiency increases directly with the concentration. At the same time, an increase in the sodium chloride concentration results in a decrease in oxygen evolution at the anode due to water electrolysis. When the concentration of the anolyte decreases, the oxygen evolution increases due to an increase in the relative amount of water present at the anode and competing with NaCl for catalytic reaction sites. As a result, additional water will be electrolyzed with the formation of oxygen at the anode. Electrolysis of water at the anode also reduces the cathode efficiency because hydrogen ions H+ formed during the electrolysis of water migrate through the membrane and combine with hydroxide ions (OH_) to form water instead of these hydroxyl ions being utilized to form hydroxide.

Upprätthållande av tillflödet till anolytkammaren inom det ovan angivna intervallet säkerställer att anoden kontinuerligt 453 602 19 ' förses med färskt utgångsmaterial.Maintaining the flow to the anolyte chamber within the above-mentioned range ensures that the anode is continuously supplied with fresh starting material.

:Om tillföringshastigheten minskas kommer uppehâllstiden för utgångsmaterialet och i synnerhet uppehållstiden av den ut- armade natriumkloridlösningen att öka. Den utarmade natrium- kloridlösningen, som har förhållandevis hög vattenhalt, före- finnes under längre tid vid anoden och detta tenderar att öka vattenelektrolysen med därav följande bildning av syre och transport av vätejoner genom membranet. Sålunda påverkar koncentrationen av natriumkloridlösningen samt tillflödet därav utvecklingen av syre vid anoden och transporten av väte- joner genom membranet.:If the feed rate is reduced, the residence time of the starting material and in particular the residence time of the depleted sodium chloride solution will increase. The depleted sodium chloride solution, which has a relatively high water content, is present for a longer time at the anode and this tends to increase the electrolysis of water with the consequent formation of oxygen and transport of hydrogen ions through the membrane. Thus, the concentration of the sodium chloride solution and its inflow affect the evolution of oxygen at the anode and the transport of hydrogen ions through the membrane.

Det kan även vara önskvärt att genomföra elektrolysen vid överatmosfäriskt tryck för att förbättra avlägsnandet av gas- formiga elektrolysprodukter. Om anolyt- och katolytkamrarna sättas under överatmosfärstryck minskas storleken av de gas- bubblor som bildas vid elektroderna.It may also be desirable to conduct the electrolysis at superatmospheric pressure to improve the removal of gaseous electrolysis products. Placing the anolyte and catholyte chambers under superatmospheric pressure reduces the size of the gas bubbles formed at the electrodes.

De mindre gasbubblorna kan mycket lättare frigöras från elekt- roden och elektrodytan vilket förbättrar avlägsnandet av gas- formiga elektrolysprodukter från cellen. En ytterligare för- del är att detta tenderar att eliminera eller minska bild- ningen av gasfilmer vid elektrodytan. Sådana filmer kan blockera ett lätt tillträde av anolyt- och katolytlösningarna till elektroden. I ett hybridcellarrangemang i vilket endast en elektrod är bunden till membranet medför minskning av bubbelstorleken en minskning av gasskärmningen och masstrans- portförlusterna (IR-förlust p.g.a. "bubbeleffekt") i utrymet mellan den icke-bundna elektroden och membranet eftersom av- brytandet av elektrolytbanan blir mindre med mindre bubblor» Syreutveckling Syreutveckling vid anoden p.g.a. elektrolys av vatten kan, ~såsom påpekas i det föregående, minimeras genom att man håller flödet inom det angivna intervallet samt genom att man håller natriumkloridkoncentrationen hög. Syre kan emellertid även 453 602 20 "bildas anoden p.g.a. återvandning av natriumhydroxid från katoden. Na0H vandrar genom membranet p.g.a. den höga kon- centrationsgradienten vid membrangränsytan och den begränsade kapaciteten hos katjonmembraner att avvisa salter, vilket, såsom påpekas i det föregående, är en funktion av vattenhalten hos membranet. För en SM NaOH-lösning kan så mycket som 5 - 30 viktprocent av den vid katoden bildade natriumhydroxiden vandra tillbaks genom membranet, beroende detanvända materia- let. Syre bildas vid anoden genom elektrokemisk oxidation av OH- enligt följande reaktionsformel: 4oH"-) 21120 + oz + 4e' Volymprocent av syre som bildas vid anoden p.g.a. vandring av hydroxid är ca hälften av viktprocentmängden hydroxid. Sá- lunda kommer 2,5 - 15 volymprocent syre att utvecklas om 5 - 30 viktprocent hydroxid vandrar till anoden. Såsom påpekas i det föregående kan vandring av hydroxid till anoden begränsas med användning av ett laminerat membran eller ett annat memb- ran i vilket katodsidan av membranet utgöres av ett skikt eller en film av katjonharts med hög ekvivalentvikt och låg vattenhalt, vilket ökar anjon(hydroxid)avvisningsförmågan hos membranet.The smaller gas bubbles can be released much more easily from the electrode and electrode surface, which improves the removal of gaseous electrolysis products from the cell. A further advantage is that this tends to eliminate or reduce the formation of gas films at the electrode surface. Such films can block easy access of the anolyte and catholyte solutions to the electrode. In a hybrid cell arrangement in which only one electrode is bonded to the membrane, reducing the bubble size results in a reduction of the gas shielding and mass transport losses (IR loss due to "bubble effect") in the space between the unbonded electrode and the membrane since the interruption of the electrolyte path is less with smaller bubbles. Oxygen evolution Oxygen evolution at the anode due to the electrolysis of water can, ~as pointed out in the foregoing, be minimized by keeping the flow within the specified range and by keeping the sodium chloride concentration high. However, oxygen can also be formed at the anode due to the recirculation of sodium hydroxide from the cathode. NaOH migrates through the membrane due to the high concentration gradient at the membrane interface and the limited capacity of cation membranes to reject salts, which, as noted above, is a function of the water content of the membrane. For a SM NaOH solution, as much as 5-30% by weight of the sodium hydroxide formed at the cathode can migrate back through the membrane, depending on the material used. Oxygen is formed at the anode by electrochemical oxidation of OH- according to the following reaction formula: 4oH"-) 21120 + oz + 4e' The volume percentage of oxygen formed at the anode due to the migration of hydroxide is about half the weight percentage of hydroxide. Thus, 2.5-15% by volume of oxygen will be evolved if 5-30% by weight of hydroxide migrates to the anode. As noted above, migration of hydroxide to the anode can be limited by using a laminated membrane or other membrane in which the cathode side of the membrane is formed by a layer or film of cation resin with high equivalent weight and low water content, which increases the anion (hydroxide) rejection capacity of the membrane.

Förutom en minimering av transporten av hydroxid genom memb- ranet genom förbättring av membranets saltavvisningsförmâga kan syreutveckling vid anoden minska ytterligare genom sur- göring av natriumkloridlösningen. Vätejoner (H+) från den surgjorda natriumkloridlösningen kombineras med hydroxyljoner (0H_), och härigenom förhindras oxidation av hydroxyljonerna.In addition to minimizing the transport of hydroxide through the membrane by improving the membrane's salt rejection capability, oxygen evolution at the anode can be further reduced by acidifying the sodium chloride solution. Hydrogen ions (H+) from the acidified sodium chloride solution combine with hydroxyl ions (OH_), thereby preventing oxidation of the hydroxyl ions.

Syreutvecklingen kan minskas med en storleksordning eller mer (från S - 10 volymprocent syre till 0,2 - 0,4 volymprocentk genom tillsats av minst 0,25-molar HCl. Om HCl-lösningen är mindre koncentrerad än 0,25M HCl stiger syreutvecklingen hastigt från 0,2 - 0,4 volymprocent till normalt iakttagna nivåer, d.v.s. från 5 - 10 volymprocent.Oxygen evolution can be reduced by an order of magnitude or more (from S - 10 vol.% oxygen to 0.2 - 0.4 vol.%) by adding at least 0.25 molar HCl. If the HCl solution is less concentrated than 0.25M HCl, oxygen evolution rises rapidly from 0.2 - 0.4 vol.% to normally observed levels, i.e. from 5 - 10 vol.%.

För optimal drift av processen och cellen måste natriumklorid- 453 602 21 ° wlösningens renhetsgrad var hög, d.v.s. halten av Ca++ och Mg++ måste vara låg. Halten av kalcium- och magnesiumjoner bör fhållas vid 0,5 ppm (miljondelar) eller mindre för undvikande av förstöring av membranet p.g.a. att kalcium- och magnesium- joner i den tillförda natriumkloridlösningen undergår utbyte ii membranet. Koncentrationer över 20 ppm medför att cellens egenskaper försämras kraftigt inom nâgra få dygn. Till följd härav mäste natriumkloridlösningen renas för upprätthållande .av den totala halten vid mindre"än 2 ppm och företrädesvis mindre än 0,5 ppm.For optimal operation of the process and the cell, the purity of the sodium chloride solution must be high, i.e. the content of Ca++ and Mg++ must be low. The content of calcium and magnesium ions should be maintained at 0.5 ppm (parts per million) or less to avoid membrane damage due to calcium and magnesium ions in the supplied sodium chloride solution undergoing exchange in the membrane. Concentrations above 20 ppm cause the cell properties to deteriorate significantly within a few days. As a result, the sodium chloride solution must be purified to maintain the total content at less than 2 ppm and preferably less than 0.5 ppm.

Vid 32 A/dmz blir arbetsspänningen för celler med bundna elekt- roder 2,9 - 3,6 volt, beroende på elektrodsammansättningen, och det tillförda utgângsmaterialet hâlles företrädesvis vid en temperatur av från 80 till 90°C eftersom cellspänningen och den totala verkningsgraden hos cellen förbättras väsentligt vid högre arbetstemperatur. Såsom exempel kan nämnas att en cell som arbetar vid 32 A/dmz och utnyttjar en PTFE-bunden reducerad oxid av rutenium-iridium-blandning drevs vid olika temperaturer. Vid 90°C var cellspänningen 3,02 volt. För samma cell steg cellspänningen vid 3s°c till 3,6 voit. En cell som arbetade vid 22 A/dm2 och 90°C krävde en cellspänning av 2,6 volt. Vid samma strömtäthet men arbete vid 35°C steg cellspänningen till 3,15 volt. Sålunda föredrages en tempera- tur av 80- 90°C men hänsyn till den totala verkningsgraden. Även om, såsom visats i det föregående, cellspänningen sjunker vid lägre strömtätheter föredrages arbete vid 32 A/cmz eller mer eftersom arbete vid dessa strömtäthetsvärden medför ekono- miska fördelar vad beträffar anläggningens kostnader, d.v.s. storleken av kostnaden för en anläggning som erfordras för framställning av en viss mängd klor och/eller hydroxid per- dygn.At 32 A/dm2 the operating voltage for cells with bonded electrodes is 2.9 - 3.6 volts, depending on the electrode composition, and the feedstock is preferably maintained at a temperature of from 80 to 90°C since the cell voltage and overall efficiency of the cell are significantly improved at higher operating temperatures. As an example, a cell operating at 32 A/dm2 and utilizing a PTFE-bonded reduced oxide of ruthenium-iridium mixture was operated at various temperatures. At 90°C the cell voltage was 3.02 volts. For the same cell the cell voltage at 3s°C rose to 3.6 volts. A cell operating at 22 A/dm2 and 90°C required a cell voltage of 2.6 volts. At the same current density but operating at 35°C the cell voltage rose to 3.15 volts. Thus, a temperature of 80-90°C is preferred in view of the overall efficiency. Although, as shown above, the cell voltage drops at lower current densities, operation at 32 A/cm2 or more is preferred because operation at these current density values brings economic advantages in terms of plant costs, i.e. the size of the cost of a plant required to produce a certain amount of chlorine and/or hydroxide per day.

De material av vilka cellen är konstruerad utgöres av sådana material som är beständiga eller inerta mot natriumklorid och klor i fråga om anolytkammaren samt är beständiga mot hög- koncentrerad hydroxid och väte i katolytkammaren. Ändplâtarna 22 "hos cellen kan sålunda framställas av rent titan eller rost- I fritt stål, packningar av fyllmedelshaltigt gummi, exempelvis EPDM. Anodströmkollektorer, såsom de i det föregående beskriv- na, kan framställas av platiniserade niobnät, -plåt eller expanderade nät av titan belagt med RuOx, IrOx, övergångs- metalloxider och blandningar av sådana ämnen bundna eller häftade vid en titanplåt, eller ett med bunden ädelmetall eller ädelmetalloxid beklätt nät, som är fästat vid eller bundet till en palladium-titanplåt. Katodströmkollektorn kan utgöras av en plåt av nickel, mjukt stål eller rostfritt stål med ett nät av rostfritt stål svetsat till denna plåt, eller en plåt med ett nickelnät fästat vid plåten. Andra material, exempelvis grafit, som är beständiga eller inerta mot hydroxid och icke undergår väteförsprödning kan användas vid framställ- ning av katodströmkollektorer.The materials from which the cell is constructed consist of materials that are resistant or inert to sodium chloride and chlorine in the anolyte chamber and are resistant to highly concentrated hydroxide and hydrogen in the catholyte chamber. The end plates 22 of the cell can thus be made of pure titanium or stainless steel, gaskets of filled rubber, for example EPDM. Anode current collectors, such as those described above, can be made of platinized niobium mesh, sheet or expanded mesh of titanium coated with RuOx, IrOx, transition metal oxides and mixtures of such materials bonded or adhered to a titanium sheet, or a mesh coated with a bonded noble metal or noble metal oxide, which is attached to or bonded to a palladium-titanium sheet. The cathode current collector can be a sheet of nickel, mild steel or stainless steel with a stainless steel mesh welded to this sheet, or a sheet with a nickel mesh attached to the sheet. Other materials, for example graphite, which are resistant or inert to hydroxide and do not undergo hydrogen embrittlement can be used in the manufacture of cathode current collectors.

Såsom påpekas i det föregående har dessa strömkollektormate- rial samtliga högre väteöverspänning i fråga om katoden, eller kloröverspänning i fråga om anoden, så att den elektrokemiska reaktionen, exempelvis utveckling av väte och/eller klor, äger rum företrädesvis vid elektrodens katalytiska ytor, och i synnerhet vid gränsytan mellan dessa elektrokatalytiska anoder och membranet.As noted above, these current collector materials all have higher hydrogen overvoltages at the cathode, or chlorine overvoltages at the anode, so that the electrochemical reaction, e.g., evolution of hydrogen and/or chlorine, takes place preferentially at the catalytic surfaces of the electrode, and in particular at the interface between these electrocatalytic anodes and the membrane.

Uppfinningen beskrives närmare med utföringsexempel.The invention is described in more detail with exemplary embodiments.

Celler innehållande jonbytarmembraner med PTFE-bundna redu- cerade ädelmetalloxidelektroder inbäddade i membranet till- verkades och provades för att åskådliggöra effekten av olika parametrar på verksamheten hos cellen vid elektrolys av nat- riumkloridlösning och för att åskådliggöra speciellt arbets- spänningsegenskaperna hos cellen .Cells containing ion exchange membranes with PTFE-bonded reduced noble metal oxide electrodes embedded in the membrane were fabricated and tested to illustrate the effect of various parameters on the operation of the cell during electrolysis of sodium chloride solution and to illustrate in particular the operating voltage characteristics of the cell.

Tabell I visar effekten på cellspänningen av de olika kombina- tigngrna, av reducerade Pt-metalloxider. Celler kønstrueraåes med elektroder innehållande olika specifika kombinationer av reducerade Pt-metalloxider bundna till PTFE-partiklar och 453 602 23 _intäddade i ett katjonmembran med tjockleken 0,15 mm. Dessa.M celler drevs med en strömtäthet av 32 A/dmz vid90°C, ett ut- gångsmaterialtillflöde av 200 - 2000 ml/minut och med koncent- ration av SM hos det tillförda utgângsmaterialet.Table I shows the effect on the cell voltage of the various combinations of reduced Pt metal oxides. Cells were constructed with electrodes containing various specific combinations of reduced Pt metal oxides bound to PTFE particles and embedded in a cationic membrane 0.15 mm thick. These cells were operated with a current density of 32 A/dm2 at 90°C, a feedstock flow rate of 200-2000 ml/minute and a feedstock concentration of SM.

En cell var konstruerad enligt tidigare känd teknik och inne- höll en dimensionsstabiliserad anod anordnad på visst avstånd från membranet och ett katodnät av rostfritt stål anordnat på liknande sätt med visst mellanrum. Denna jämförelsecell drevs under samma betingelser.A cell was constructed according to prior art and contained a dimensionally stabilized anode spaced from the membrane and a similarly spaced stainless steel cathode mesh. This comparison cell was operated under the same conditions.

Av värdena framgår tydligt att vid förfarandet enligt uppfin- ningen ligger cellens arbetspotential inom området 2,9 - 3,6 volt. Vid jämförelse med.ett typiskt tidigare känt arrange- mang (jämförelsecell nr 4) under samma arbetsbetingelser erhölls en spänningsförbättring av 0,6 - 1,5 V. Fördelarna beträffande arbetsverkningsgrad och ekonomi framgår tydligt. 453 602 0 wuæcflsmq mflm coflumz ucomun vumøflema cofiwmz ucomnn _=°fl«~= zu oomfi U=°@== øoflwmz sm comfl unonan cofiwmz man coflwøz ucomsn coflwøz man Goawuz unoann uuwflflann man Mm cøflwaz nunnan Gofiumz zm oomfl ~=°=== =°««~z sm oonfl u=°@== =°«~«z zu øonfl »=°@=n æuwøuauq man coflwøz ucomnn NSOMZ Emm nøunsuz »Hm>m|u~ ~ao\w= q nhfiflxfmlu m ~eo\wz Q vHm>m| u m ~au\w: « HHm>w|u m ~au\m= q ßum>mxum NE0\mZ N uum>m|um NEU\mS e »~m>m|ß@ ~au\w= q QÜGNHÉ .HHHU GB-H NMQ OOG O.n I N-fl MM ._ Now com n.@ - H.n mm = Nfiß com >.~ 1 <.m mm = Nmæ ooæ e.n mm : Raw Qom 0." mm = "wa nam @.fl | n.m mm ¶_ = una com ~.m 1 w.n mm = Nfiw 000 .fc I N1~ mm _.The values clearly show that in the method according to the invention the working potential of the cell is in the range of 2.9 - 3.6 volts. When compared with a typical previously known arrangement (comparison cell no. 4) under the same working conditions, a voltage improvement of 0.6 - 1.5 V was obtained. The advantages in terms of working efficiency and economy are clearly evident. 453 602 0 wuæcflsmq mflm coflumz ucomun vumøflema cofiwmz ucomnn _=°fl«~= zu oomfi U=°@== øoflwmz sm comfl unonan cofiwmz man coflwøz ucomsn coflwøz man Goawuz unoann uuwflflann man Mm cøflwaz nunnan Gofiumz zm oomfl ~=°=== =°««~z sm oonfl u=°@== =°«~«z zu øonfl »=°@=n æuwøuauq man coflwøz ucomnn NSOMZ Emm nøunsuz »Hm>m|u~ ~ao\w= q nhfiflxfmlu m ~eo\wz Q vHm>m| u m ~au\w: « HHm>w|u m ~au\m= q ßum>mxum NE0\mZ N uum>m|um NEU\mS e »~m>m|ß@ ~au\w= q QÜGNHÉ .HHHU GB-H NMQ OOG O.n I N-fl MM ._ Now com n.@ - H.n mm = Nfiß com >.~ 1 <.m mm = Nmæ ooæ e.n mm : Raw Qom 0." mm = "wa nam @.fl | n.m mm ¶_ = una com ~.m 1 w.n mm = Nfiw 000 .fc I N1~ mm _.

MQ» ooa @.~ mm = Næß cum @.n | n.n mm . = ^Q\m°@~v www nam fi.~ « ~.1 mm nn .MQ» ooa @.~ mm = Næß cum @.n | n.n etc. = ^Q\m°@~v www nam fi.~ « ~.1 mm nn .

QS °u..°u - »dn ëaxæ fammwmuw Jwwnflc .mnflncwmm umfipmu |m@=mm~ø |MHw> fflfiwu .fimnpm -øfiuoflx |HHwu _ wssflußmz H Admšfi lcøflamñ WW: Hmum uufluwßmøu >m vmz »um>m|um mau\m: = uHß>mlum ~au\wz Q wovmx ñxø »HV _ eu\w= N N x ^ Q »NV eu\m= N x ~ QANH W | =«v ~au\m= @ Axe :mv ~su\m= Q |xo :mv ~au\w= w ofiøa "m~|»H «n~ :mv ~eu\w= < K xofifia "om :mv ~eu\w= Q |:mHHmE .uocmumfiamm Hfinmummuoflmcmafio K °^~H NWN :mv ~eu\@= Q K QAHH Nn~ ==v ~su\w= Q xo^~H NWN :mv _ ~au\w= 0 ¶°=< HH ou a .MZ flfiwo 453 602 25 ° -Én cell likartad med cellen 7 i tabell I konstruerades och drevs vid 90°C i ett utgångsmaterial av mättad natriumklorid- lösning. Cellpotentialen (volt) såsom funktion av strömtät- heten (ASF) uppmättes såsom anges i tabell II.QS °u..°u - »dn ëaxæ fammwmuw Jwwnflc .mnflncwmm umfipmu |m@=mm~ø |MHw> fflfiwu .fimnpm -øfiuoflx |HHwu _ wssflußmz H Admšfi lcøflamñ WW: Hmum uufluwßmøu >m vmz »um>m|um mau\m: = uHß>mlum ~au\wz Q wovmx ñxø »HV _ eu\w= N N x ^ Q »NV eu\m= N x ~ QANH W | =«v ~au\m= @ Axe :mv ~su\m= Q |xo :mv ~au\w= w ofiøa "m~|»H «n~ :mv ~eu\w= < K xofifia "om :mv ~eu\w= Q |:mHHmE .uocmumfiamm Hfinmummuoflmcmafio K °^~H NWN :mv ~eu\@= Q K QAHH Nn~ ==v ~su\w= Q xo^~H NWN :mv _ ~au\w= 0 ¶°=< HH ou a .MZ flfiwo 453 602 25 ° -A cell similar to cell 7 in Table I was constructed and operated at 90°C in a starting material of saturated sodium chloride solution. The cell potential (volts) as a function of the current density (ASF) was measured as given in Table II.

TABELL II Cellsgänning, volt Strömtäthet Afdmz 3,2 43 2,9 32 2,7 27 2,4 ll Dessa värden visar att cellens arbetspotential sänkes när strömtätheten sänkes. Valet av strömtäthet mot cellspänning är emellertid en avvägning mellan driftskostnader och anlägg- ningskostnader vid klorelektrolysen. Det är emellertid väsentligt att även vid mycket höga strömtäthetsvärden (32 - 43 A/dmz) erhålles väsentliga förbättringar (av storleksord- ningen l volt eller mer) beträffande cellspänningen vid klor- framställningsprocessen enligt uppfinningen.TABLE II Cell voltage, volts Current density Afdmz 3.2 43 2.9 32 2.7 27 2.4 11 These values show that the working potential of the cell is lowered when the current density is lowered. The choice of current density versus cell voltage is, however, a trade-off between operating costs and plant costs in the chlorine electrolysis. It is, however, essential that even at very high current density values (32 - 43 A/dmz) significant improvements (of the order of 1 volt or more) are obtained in the cell voltage in the chlorine production process according to the invention.

I tabell III visas effekten av katodströmverkningsgraden på syreutvecklingen. En cell med katalytiska anoder och katoder av PTFE-bunden reducerad Pt-metalloxid inbäddade i ett katjonmembran drevs vid 90°C med en mättad natriumkloridlös- ning med en strömtäthet av 32 A/dmz och en utmatningshastighet av 0,3 - 0,8 ml/minut/cmz elektrodarea. Volymprocenten syre i kloren bestämdes såsom en funktion av katodens strömverknings- grad. 453 602 26 _§ABELL III Katodströmverkningsgrad (%) Syreutveckling (volymprocent) 89 2,2 86 4,0 84 5,8 80 _ K 8,9 I tabell IV visas den reglerande effekten som surgöring av natriumkloridlösningen har på syreutvecklingen. Volymprocen- ten syre i kloren uppmättes vid olika koncentrationer av HCl i natriumkloridlösningen.Table III shows the effect of cathode current efficiency on oxygen evolution. A cell with catalytic anodes and cathodes of PTFE-bonded reduced Pt metal oxide embedded in a cation membrane was operated at 90°C with a saturated sodium chloride solution at a current density of 32 A/dm2 and a discharge rate of 0.3 - 0.8 ml/minute/cm2 electrode area. The volume percent oxygen in the chlorine was determined as a function of the cathode current efficiency. 453 602 26 _§TABLE III Cathode current efficiency (%) Oxygen evolution (volume percent) 89 2.2 86 4.0 84 5.8 80 _ K 8.9 Table IV shows the controlling effect that acidification of the sodium chloride solution has on oxygen evolution. The volume percent oxygen in the chlorine was measured at different concentrations of HCl in the sodium chloride solution.

TABELL IV Syrahalt (HC1) (M) Sgrevolym % 0,05 2,5 0,075 1,5 0,10 0,9 0,15 0,5 0,25 0,4 Det framgår av dessa värden att syreutveckling p.g.a. elektro~ kemisk oxidation av âtervandrande OH- minskas genom föredragen reaktion av OH- kemiskt med E+ till H20.TABLE IV Acidity (HC1) (M) Sgrevolym % 0.05 2.5 0.075 1.5 0.10 0.9 0.15 0.5 0.25 0.4 It is apparent from these values that oxygen evolution due to electrochemical oxidation of migrating OH- is reduced by preferential reaction of OH- chemically with E+ to H20.

En cell, som är likartad med cell nr 1 tabell 1, konstruerades och drevs med en mättad NaCl-lösning surgjord med 0,2M HCl samt med 32 A/dmz. Cellspänningen uppmättes vid olika arbetstempe- raturer från 35 till 90°C.A cell, similar to cell no. 1 in Table 1, was constructed and operated with a saturated NaCl solution acidified with 0.2M HCl and with 32 A/dm2. The cell voltage was measured at various operating temperatures from 35 to 90°C.

En cell likartad med cell nr 7 i tabell l konstruerades och drevs med 290 g/l (ca 5M) /l NaCl såsom utgângsmaterial (icke surgjord) vid 22 A/dmz. Cellens arbetsspänning uppmättes vid olika arbetstemperaturer från 35 till 90°C. Värdena normali- serades till 32 A/amz. 1.4 -ï-53 602 27 ° .TABELL V Spänning för cell nr 7 _ i volt normaliserad till iceil nr 1 32 A/dm2 (värden för Spänning volt 22 A/dm2) Temperatur OC 3,65 3,50 (3,15) 35 3,38 3,30 (2,98) 45 3,2 3,20 (2,9) 55 3,15 3,12 (2,78) 65 3,10 i 3,05 (2,72) 75 3,05 2,97 (2,65) 85 3,02 2,95 (2,63) 90 Dessa värden visar att den bästa arbetsspänningen erhålles inom området 80 - 90°C. Det bör emellertid observeras att även vid 35°C är spänningen vid användning av förfarandet och anordningen enligt uppfinningen minst 0,5 volt bättre än vid användning av tidigare kända klorelektrolysanordningar arbe- tande vid so°c.A cell similar to cell no. 7 in Table 1 was constructed and operated with 290 g/l (ca. 5M)/l NaCl as starting material (non-acidified) at 22 A/dm2. The working voltage of the cell was measured at various working temperatures from 35 to 90°C. The values were normalized to 32 A/am2. 1.4 -ï-53 602 27 ° .TABLE V Voltage for cell no. 7 _ in volts normalized to iceil no. 1 32 A/dm2 (values for Voltage volts 22 A/dm2) Temperature OC 3.65 3.50 (3.15) 35 3.38 3.30 (2.98) 45 3.2 3.20 (2.9) 55 3.15 3.12 (2.78) 65 3.10 i 3.05 (2.72) 75 3.05 2.97 (2.65) 85 3.02 2.95 (2.63) 90 These values show that the best working voltage is obtained within the range 80 - 90°C. It should be noted, however, that even at 35°C the voltage when using the method and device according to the invention is at least 0.5 volts better than when using previously known chlorine electrolysis devices operating at 50°C.

Ett antal celler konstruerades med kompositmembranet med anjonavvisande katodsidospärrskikt i form av kemiskt modifie- rade sulfonamidskikt. Membranerna utgjordes av membraner med tjockleken 0,18 mm av en typ som föres i handeln av E.I.Dupont under varumärket Nafion. Katodsidan av membranet var modifie- rad till ett djup av 0,04 mm genom reaktion med etylendiamin (EDA) till bildning av sulfonamidspärrskiktet för att för- bättra avvisningen av hydroxyljon och minimera âtervandringen av hydroxid till anodsidan. En anod bestående av partiklar av (Ru 25 Ir)0x med 20 % Tef10nQ9¶H30 såsom bindemedel med en Pt- metallbemängning med 6 mg/cmz bands till membranet. En kated av platinasvartpartiklar blandade med 15 % T-30 såsom binde- medel med en bemängning av 4 mg/cmz bands till den andra sidan av membranet.A number of cells were constructed with the composite membrane with anion-repelling cathode side barrier layers in the form of chemically modified sulfonamide layers. The membranes consisted of membranes with a thickness of 0.18 mm of a type sold by E.I.Dupont under the trade name Nafion. The cathode side of the membrane was modified to a depth of 0.04 mm by reaction with ethylenediamine (EDA) to form the sulfonamide barrier layer to improve the rejection of hydroxyl ion and minimize the return migration of hydroxide to the anode side. An anode consisting of particles of (Ru 25 Ir)0x with 20% Tef10nQ9¶H30 as a binder with a Pt metal loading of 6 mg/cm2 was bonded to the membrane. A cathode of platinum black particles mixed with 15% T-30 as a binder with a loading of 4 mg/cm2 was bonded to the other side of the membrane.

En natriumkloridlösning med en halt 280 - 315 g/l av NaCl tillfördes till anodkammaren och destillerat vatten tillfördes 455 602 /J 28 Ftill katodkammaren. Cellerna drevs med strömtätheten 32,7_Å/ dmz och en temperatur inom intervallet 85 - 90°C, och följande :värden beträffande cellspänning, hydroxidkoncentration och gkatodverkningsgrad uppnåddes med det sammansatta anjonavvi- :sände spärrskiktet.A sodium chloride solution containing 280-315 g/l of NaCl was supplied to the anode chamber and distilled water was supplied to the cathode chamber at 455,602 /J 28 F. The cells were operated at a current density of 32.7_Å/ dm2 and a temperature in the range of 85-90°C, and the following values for cell voltage, hydroxide concentration and cathode efficiency were achieved with the composite anion-repelling barrier layer.

TABELL VI Katod- ïCell Cellspänning Temperatur OC M NaOH verkningsgrad % l 2,68 85 5,1 89,6 2 2,78 89 4,8 87,6 3 2,76 90 4,8 91,6 Dessa värden visar tydligt att användning av en kompositmemb- ran med ett anjonavvisande spärrskikt på katodsidan av kemiskt modifierad sulfonamidtyp medför väsentlig förbättring av katod- strömverkningsgraden utan att påverka spänningsvärdet vid processen. Strömverkningsgrader runt 88 till ca 92 % uppnås med en process som genomföras i en cell av denna typ. Detta visar tydligt att användning av ett sådant membran med bundna elektroder-medför väsentlig förbättring av strömverkningsgra- den och sålunda av processens totala ekonomi.TABLE VI Cathode- ïCell Cell Voltage Temperature OC M NaOH Efficiency % l 2.68 85 5.1 89.6 2 2.78 89 4.8 87.6 3 2.76 90 4.8 91.6 These values clearly show that the use of a composite membrane with an anion-repelling barrier layer on the cathode side of chemically modified sulfonamide type results in a substantial improvement in the cathode current efficiency without affecting the voltage value in the process. Current efficiencies of around 88 to about 92% are achieved with a process carried out in a cell of this type. This clearly shows that the use of such a membrane with bonded electrodes results in a substantial improvement in the current efficiency and thus in the overall economy of the process.

När elektrolys av NaCl genomföras i en cell i vilken båda elektroder är bundna till ytan av ett jontransporterande membran uppnås maximal förbättring. Förbättrade processegen- skaper uppnås emellertid med alla konstruktioner i vilka åtminstone en av elektroderna är bunden till ytan av det jon- transporterande organet (hybridcell). Förbättringen av en sådan hybridkonstruktion är något mindre än när båda elektro- derna är bundna. Icke desto mindre är förbättringen mycket- avsevärd (0,3 - 0,5 volt bättre än spänningskraven vid tidi- 1 gare kända processer).When electrolysis of NaCl is carried out in a cell in which both electrodes are bonded to the surface of an ion-transporting membrane, maximum improvement is achieved. However, improved process properties are achieved with all designs in which at least one of the electrodes is bonded to the surface of the ion-transporting means (hybrid cell). The improvement of such a hybrid design is somewhat less than when both electrodes are bonded. Nevertheless, the improvement is very considerable (0.3 - 0.5 volts better than the voltage requirements of previously known processes).

Ett antal celler konstruerades och elektrolys av natriumklo- ridlösning genomfördes för jämförelse av resultaten i en helt bunden cell (båda elektroderna) med resultaten i hybridcell- 29 453 602 konstruktioner (enbart anoden bunden och enbart katoden bunden) och med resultaten för tidigare kända icke-bundna konstruktioner (ingendera av elektroderna bunden).A number of cells were constructed and electrolysis of sodium chloride solution was carried out to compare the results in a fully bonded cell (both electrodes) with the results in hybrid cell designs (only the anode bonded and only the cathode bonded) and with the results for previously known non-bonded designs (neither electrode bonded).

Samtliga celler konstruerades med membraner av Nafion 315, cellen drevs vid 90°C med en natriumkloridlösning innehållande 290 g/l.All cells were constructed with Nafion 315 membranes, the cell was operated at 90°C with a sodium chloride solution containing 290 g/l.

Katalysatorbemängningen på den bundna elektroden var 21 g/m2 för katoden för Pt-svart och 43 g/m2 på anoden för Ruox-grafit samt Rn0x-grafit och Ru0x. Strömverkningsgraden vid 32 A/dmz var väsentligen densamma för samtliga celler (84 - 85 % för SM NaOH). I tabell VII visas cellspänningen för olika celler: TABELL VII Cellspänning vid Cell Anod Katod 32 A/dmz, volt 1 RuOx-grafit Pt-svart 2,9 (bunden) (bunden) 2 Platiniserat Pt-svart 3,5 niobnät (icke (bunden) bundet) 3 Platiniserat Pt-svart 3,4 niobnät (icke 'bundet) bundet) 4 Ru-grafit Ni-nät 3,5 (bunden) (icke bundet) 5 Ru0 Ni-nät 3,3 (bušdet) (icke bundet) 6 Platiniserat Ni-nät 3,8 niobnät (icke (bundet) bundet) Det framgår att cellspänningen för den helt bundna cellen nr 1 är nästan l volt bättre än spänningen för den tidigare kända kontrollcellen nr 6 som helt saknar bindning. 'Hybridceller med bunden katod, 2 och 3, samt hybridceller med bunden anod, 4 och 5, är ca 0,4 - 0,6 volt sämre än den helt.bundna cellen men fortfarande 0,3 - 0,5 volt bättre än tidigare kända processer som genomföras i en cell utan några bundna elektroder.The catalyst loading on the bonded electrode was 21 g/m2 for the cathode for Pt black and 43 g/m2 for the anode for Ruox graphite and Rn0x graphite and Ru0x. The current efficiency at 32 A/dmz was essentially the same for all cells (84 - 85% for SM NaOH). Table VII shows the cell voltage for various cells: TABLE VII Cell Voltage at Cell Anode Cathode 32 A/dmz, volts 1 RuOx-graphite Pt-black 2.9 (bonded) (bonded) 2 Platinized Pt-black 3.5 Niobium mesh (not (bonded) bonded) 3 Platinized Pt-black 3.4 Niobium mesh (not 'bonded) bonded) 4 Ru-graphite Ni-mesh 3.5 (bonded) (not bonded) 5 Ru0 Ni-mesh 3.3 (bonded) (non-bonded) 6 Platinized Ni-mesh 3.8 Niobium mesh (not (bonded) bonded) It is seen that the cell voltage for the fully bonded cell no. 1 is almost 1 volt better than the voltage for the previously known control cell no. 6 which is completely free of bonding. Hybrid cells with bonded cathode, 2 and 3, and hybrid cells with bonded anode, 4 and 5, are about 0.4 - 0.6 volts worse than the fully bonded cell but still 0.3 - 0.5 volts better than previously known processes carried out in a cell without any bonded electrodes.

Det är uppenbart att en mycket överlägsen process för fram- 453 602 30 ställning av klor utgående från natriumkloridlösning möjligewu göres genom att man bringar natriumkloridanolyten och vatten- katolyten att reagera vid katalytiska elektroder bundna direkt till och inbäddade i katjonmembranet för att utveckla klor vid anoden och väte samt högren hydroxid vid katoden. Med detta arrangemang står de katalytiska ställena i elektroderna i direkt kontakt med membranet och de syrautbytande grupperna i membranet vilket medför att processen blir mycket mer spän- ningseffektiv så att den erforderliga cellpotentialen är väsentligt bättre (upp till en volt eller mer) än tidigare kända processer. Användningen av i hög grad effektiva fluor- kolbundna reducerade ädelmetalloxidkatalysatorer samt fluor- kol-grafit-reducerad ädelmetalloxid-katalysatorer med låg överspänning förbättrar ytterligare processens effektivitet. »vIt is apparent that a far superior process for the production of chlorine from sodium chloride solution is made possible by causing the sodium chloride anolyte and the water catholyte to react at catalytic electrodes bonded directly to and embedded in the cation membrane to evolve chlorine at the anode and hydrogen and high purity hydroxide at the cathode. With this arrangement, the catalytic sites in the electrodes are in direct contact with the membrane and the acid exchange groups in the membrane, which makes the process much more voltage efficient so that the required cell potential is substantially better (up to one volt or more) than previously known processes. The use of highly efficient fluorocarbon-bonded reduced noble metal oxide catalysts and fluorocarbon-graphite-reduced noble metal oxide catalysts with low overvoltage further improves the efficiency of the process. »v

Claims (9)

453 602 PATENTKRAV453 602 PATENT REQUIREMENTS 1. Förfarande för framställning av klor och alkali- metallhydroxid genom elektrolys av alkalimetallkloridvatten- lösning mellan en porös och gaspermeabel katalytisk anod samt porös och gaspermeabel katalytisk katod, som åtskiljes av och står i elektrisk kontakt med en katjonbytarpolymermembran med en elektriskt ledande strömkollektor bestående av ett galler eller en perforerad plåt i kontakt med anoden resp. katoden, varvid man kontinuerligt inför en vattenström i katodkammaren i kontakt med den katalytiska katoden såsom en källa för hyd- roxyljoner vid katoden och så att vattenströmmen kontinuerligt sveper över katoden för utspädning av hydroxid som bildas vid katoden, leder elektrisk ström mellan elektroderna för elekt- rolys av alkalimetallkloriden vid anoden till bildning av klor och för elektrolys av vatten vid katoden till bildning av alkalimetallhydroxid och väte och kontinuerligt avlägsnar klor från anodkammaren samt hydroxid och väte från katodkammaren, k ä n n e t e c k n a t av att åtminstone endera av den porösa och gaspermeabla katalytiska anoden och den porösa och gaspermeabla katalytiska katoden är bunden till katjonbytar- membranen över hela kontaktytan mellan den katalytiska elekt- roden och membranen, så att katalytiskt verksamma ställen hos elektroden står i kontakt med de jonbytande radikalerna i membranen, så att elektrolys kan genomföras direkt vid membran-elektrodgränsytan.Process for the production of chlorine and alkali metal hydroxide by electrolysis of alkali metal chloride aqueous solution between a porous and gas permeable catalytic anode and porous and gas permeable catalytic cathode, which are separated by and in electrical contact with a cation exchange polymer membrane with an electrically conductive current grille or a perforated plate in contact with the anode resp. the cathode, continuously introducing a stream of water into the cathode chamber in contact with the catalytic cathode as a source of hydroxyl ions at the cathode and so that the stream of water continuously sweeps over the cathode to dilute hydroxide formed at the cathode, conducting electric current between the electrodes of the electrode. rolysis of the alkali metal chloride at the anode to form chlorine and for electrolysis of water at the cathode to form alkali metal hydroxide and hydrogen and continuously removes chlorine from the anode chamber and hydroxide and hydrogen from the cathode chamber, characterized in that at least one of the porous and catalytic anode the porous and gas permeable catalytic cathode is bonded to the cation exchange membranes over the entire contact surface between the catalytic electrode and the membranes, so that the catalytically active sites of the electrode are in contact with the ion exchange radicals in the membranes, so that electrolysis can be performed directly at the membrane. electrode gray nsytan. 2. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k - n a t av att den till membranen bundna anoden resp. katoden innehåller elektrokatalytiska partiklar, som är sammanbundna och bundna till membranen med hjälp av ett bindemedel innehål- lande en fluorerad polymer. '2. A method according to claim 1, characterized in that the anode bound to the membranes resp. the cathode contains electrocatalytic particles, which are bonded and bonded to the membranes by means of a binder containing a fluorinated polymer. ' 3. Förfarande enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k - n a t därav, att den fluorerade polymeren är polytetrafluor- eten. 453 602 O 523. A process according to claim 2, characterized in that the fluorinated polymer is polytetrafluoroethylene. 453 602 O 52 4. Förfarande enligt patentkrav 3, k ä n n e t e c k - , (_) n a t därav, att halten av polytetrafluoreten i elektroden är mellan 15 och 50 viktprocent samt företrädesvis mellan 20 och à 30 viktprocent.4. A method according to claim 3, characterized in that the content of the polytetrafluoroethylene in the electrode is between 15 and 50% by weight and preferably between 20 and 30% by weight. 5. Förfarande enligt något av patentkraven 2-4, k ä n - n e t e c k n a t därav, att de elektrokatalytiska partik- ' larna innefattar minst en partiellt reducerad, icke-stökiomet~ risk, termiskt stabiliserad oxid av platinagruppmetall.5. A process according to any one of claims 2-4, characterized in that the electrocatalytic particles comprise at least one partially reduced, non-stoichiometric, thermally stabilized oxide of platinum group metal. 6. Förfarande enligt patentkrav S, k ä n n e t e c k - n a t därav, att de elektrokatalytiska partiklarna dessutom innehåller minst en partiellt reducerad, icke-stökiometrisk, termiskt stabiliserad oxid av anodiskt oxidfilmbildande metall.6. A process according to claim 5, characterized in that the electrocatalytic particles further contain at least one partially reduced, non-stoichiometric, thermally stabilized oxide of anodic oxide film-forming metal. 7. Förfarande enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k - n a t därav, att platinagruppmetallen utgöres av rutenium och iridium samt att den anodiskt oxidfilmbildande metallen utgö- res av titan, niob, tantal och hafnium.7. A method according to claim 6, characterized in that the platinum group metal is ruthenium and iridium and that the anodic oxide film-forming metal is titanium, niobium, tantalum and hafnium. 8. förfarande enligt något av patentkraven 5-7, k ä n - n e t e c k n a t därav, att halten av platinagruppmetall i den till membranen bundna elektroden överstiger 0,6 mg/cm” och företrädesvis uppgår till 1-2 mg/cm”.8. A method according to any one of claims 5-7, characterized in that the content of platinum group metal in the electrode bound to the membranes exceeds 0.6 mg / cm 2 and preferably amounts to 1-2 mg / cm 2. 9. Förfarande enligt något av patentkraven 2 och 5-8, k ä n n e t e c k n a t därav, att den till membranen bundna elektroden dessutom innehåller partikelformig grafit. lO- Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k å n n e t e c k n a t därav, att den till membranen bundna elektroden har en maximitjocklek av 75 pm och företrädesvis uppgår till ca 12 pm.9. A method according to any one of claims 2 and 5-8, characterized in that the electrode bound to the membranes also contains particulate graphite. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the electrode bound to the membranes has a maximum thickness of 75 μm and preferably amounts to about 12 μm.
SE7812640A 1977-12-09 1978-12-08 PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF CHLORINE AND ALKALIMETAL HYDROXIDE SE453602B (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US85895977A 1977-12-09 1977-12-09
US89250078A 1978-04-03 1978-04-03
US05/922,316 US4224121A (en) 1978-07-06 1978-07-06 Production of halogens by electrolysis of alkali metal halides in an electrolysis cell having catalytic electrodes bonded to the surface of a solid polymer electrolyte membrane

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE7812640L SE7812640L (en) 1979-08-02
SE453602B true SE453602B (en) 1988-02-15

Family

ID=27420400

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE7812640A SE453602B (en) 1977-12-09 1978-12-08 PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF CHLORINE AND ALKALIMETAL HYDROXIDE

Country Status (12)

Country Link
JP (1) JPS54112398A (en)
CH (1) CH650031A5 (en)
DD (1) DD140262A5 (en)
DE (1) DE2844496C2 (en)
ES (1) ES475850A1 (en)
FR (1) FR2411249A1 (en)
GB (1) GB2009795B (en)
IT (1) IT1101513B (en)
MX (1) MX151431A (en)
NL (1) NL186261C (en)
RO (1) RO83322B (en)
SE (1) SE453602B (en)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS551351B2 (en) * 1974-03-07 1980-01-12
US4209368A (en) * 1978-08-07 1980-06-24 General Electric Company Production of halogens by electrolysis of alkali metal halides in a cell having catalytic electrodes bonded to the surface of a porous membrane/separator
JPS55148777A (en) * 1979-05-04 1980-11-19 Asahi Glass Co Ltd Manufacture of caustic alkali
JPS55161081A (en) * 1979-06-01 1980-12-15 Asahi Glass Co Ltd Electrolytic cell
GB2051870B (en) * 1979-06-07 1983-04-20 Asahi Chemical Ind Method for electrolysis of aqueous alkali metal chloride solution
JPS5620178A (en) * 1979-07-30 1981-02-25 Asahi Glass Co Ltd Closely sticking method for ion exchange membrane and electrode
JPS5827352B2 (en) * 1979-08-31 1983-06-08 旭硝子株式会社 Manufacturing method of ion exchange membrane with electrode layer attached
JPS5655577A (en) * 1979-10-06 1981-05-16 Toyo Soda Mfg Co Ltd Electrolyzing method for alkali metal halide
US4315805A (en) * 1979-11-08 1982-02-16 Ppg Industries, Inc. Solid polymer electrolyte chlor-alkali process
US4342629A (en) * 1979-11-08 1982-08-03 Ppg Industries, Inc. Solid polymer electrolyte chlor-alkali process
JPS56156783A (en) * 1980-05-06 1981-12-03 Asahi Glass Co Ltd Electrolytic cell for aqueous alkali chloride solution
JPS56112490A (en) * 1980-02-11 1981-09-04 Ppg Industries Inc Solid polymer electrolyte chlorine alkali process and electrolytic cell
US4293394A (en) * 1980-03-31 1981-10-06 Ppg Industries, Inc. Electrolytically producing chlorine using a solid polymer electrolyte-cathode unit
WO1981003186A1 (en) * 1980-05-02 1981-11-12 Gen Electric Halogen evolution with improved anode catalyst
US4289591A (en) * 1980-05-02 1981-09-15 General Electric Company Oxygen evolution with improved Mn stabilized catalyst
DE3036066A1 (en) * 1980-09-25 1982-05-06 Hoechst Ag, 6000 Frankfurt Bonding electrode to fluorine contg. copolymer electrolysis membrane - by applying electrode powder to membrane and pressing opt. with heating
US4434116A (en) 1981-06-26 1984-02-28 Diamond Shamrock Corporation Method for making a porous fluorinated polymer structure
US4421579A (en) * 1981-06-26 1983-12-20 Diamond Shamrock Corporation Method of making solid polymer electrolytes and electrode bonded with hydrophyllic fluorocopolymers
US4465533A (en) * 1983-01-13 1984-08-14 Eltech Systems Limited Method for making polymer bonded electrodes
ES2017622B3 (en) * 1985-12-09 1991-03-01 Dow Chemical Co AN IMPROVED SOLID POLYMER ELECTROLYTE ELECTRODE.
RU2398734C2 (en) * 2008-11-24 2010-09-10 Институт химии и химической технологии СО РАН (ИХХТ СО РАН) Method of extracting bromine from natural water to obtain metal bromides
WO2021157639A1 (en) * 2020-02-06 2021-08-12 Agc株式会社 Ion exchange membrane with catalyst layer, ion exchange membrane, and electrolytic hydrogenation device

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3134697A (en) * 1959-11-03 1964-05-26 Gen Electric Fuel cell
GB1004124A (en) * 1961-09-25 1965-09-08 Gen Electric Fuel cell
DE1546717C3 (en) * 1964-05-14 1974-06-27 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Electrochemical cell
US3470019A (en) * 1965-02-04 1969-09-30 Matthey Bishop Inc Platinum coating composition,process and platinum-coated materials
NL6705604A (en) * 1967-04-21 1968-10-22
BE788557A (en) * 1971-09-09 1973-03-08 Ppg Industries Inc DIAPHRAGMS FOR ELECTROLYTIC CELLS
US4100050A (en) * 1973-11-29 1978-07-11 Hooker Chemicals & Plastics Corp. Coating metal anodes to decrease consumption rates
JPS526374A (en) * 1975-07-07 1977-01-18 Tokuyama Soda Co Ltd Anode structure for electrolysis
US4039409A (en) * 1975-12-04 1977-08-02 General Electric Company Method for gas generation utilizing platinum metal electrocatalyst containing 5 to 60% ruthenium
CA1087546A (en) * 1976-02-05 1980-10-14 Robert B. Macmullin Low voltage chlor-alkali ion exchange process for the production of chlorine
DE2741956A1 (en) * 1976-09-20 1978-03-23 Gen Electric ELECTROLYSIS OF SODIUM SULFATE USING AN ION EXCHANGE MEMBRANE CELL WITH SOLID ELECTROLYTE
DE2802257C2 (en) * 1977-01-21 1986-01-02 Studiecentrum voor Kernenergie, S.C.K., Brüssel/Bruxelles Membrane for an electrochemical cell and its use in an electrolysis device
IT1077612B (en) * 1977-02-07 1985-05-04 Nora Oronzo Impianti Elettroch BIPOLAR SEPTANT CONDUCTOR FOR ELECTROCHEMICAL CELLS AND PREPARATION METHOD

Also Published As

Publication number Publication date
FR2411249B1 (en) 1983-01-07
DE2844496A1 (en) 1979-06-13
IT7830451A0 (en) 1978-12-01
JPS616156B2 (en) 1986-02-24
NL186261C (en) 1990-10-16
DE2844496C2 (en) 1982-12-30
DD140262A5 (en) 1980-02-20
RO83322B (en) 1984-08-30
NL7811997A (en) 1979-06-12
CH650031A5 (en) 1985-06-28
IT1101513B (en) 1985-09-28
SE7812640L (en) 1979-08-02
GB2009795A (en) 1979-06-20
RO83322A (en) 1984-06-21
NL186261B (en) 1990-05-16
GB2009795B (en) 1982-08-04
ES475850A1 (en) 1980-01-16
FR2411249A1 (en) 1979-07-06
JPS54112398A (en) 1979-09-03
MX151431A (en) 1984-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4224121A (en) Production of halogens by electrolysis of alkali metal halides in an electrolysis cell having catalytic electrodes bonded to the surface of a solid polymer electrolyte membrane
SE453602B (en) PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF CHLORINE AND ALKALIMETAL HYDROXIDE
US4191618A (en) Production of halogens in an electrolysis cell with catalytic electrodes bonded to an ion transporting membrane and an oxygen depolarized cathode
US4212714A (en) Electrolysis of alkali metal halides in a three compartment cell with self-pressurized buffer compartment
CA1179630A (en) Halide electrolysis in cell with catalytic electrode bonded to hydraulically permeable membrane
EP0047080B2 (en) Process for electrolyzing aqueous solution of alkali metal chloride
JPS6127472B2 (en)
JP2016532008A (en) Electrosynthesis or electrical energy cell with gas diffusion electrode (s)
US5076898A (en) Novel electrodes and methods of preparing and using same
SE453518B (en) ELECTROCATALYLTIC PARTICULATE MATERIAL, ELECTRODE CONTAINING SUCH MATERIAL AND THE USE OF ELECTRODE IN ELECTROLYSIS
US4276146A (en) Cell having catalytic electrodes bonded to a membrane separator
NO802980L (en) CLORAL CALCIUM PROCESS AND ELECTROLYTIC CELL WITH SOLID POLYMER ELECTROLYT.
US4956061A (en) Production of halogens by electrolysis of alkali metal halides in an electrolysis cell having catalytic electrodes bonded to the surface of a solid polymer electrolyte membrane
US4772364A (en) Production of halogens by electrolysis of alkali metal halides in an electrolysis cell having catalytic electrodes bonded to the surface of a solid polymer electrolyte membrane
US4749452A (en) Multi-layer electrode membrane-assembly and electrolysis process using same
US4832805A (en) Multi-layer structure for electrode membrane-assembly and electrolysis process using same
JPS6259185B2 (en)
US20190226098A1 (en) Methods And Systems For Production Of Chlorine And Caustic Using Oxygen Depolarized Cathode
JPS6223075B2 (en)
HU180463B (en) Process for producing halogenes and alkali-metal-hydrocides with elektrolysis of alkali-metal-halogenides
JPH0125835B2 (en)
US20120082906A1 (en) Process for producing transport- and storage-stable oxygen-consuming electrodes
CA1137022A (en) Electrolysis of alkali metal halides in cell with electrodes bonded to polymer membrane
US4569735A (en) Production of halogens by electrolysis of alkali metal halides in an electrolysis cell having catalytic electrodes bonded to the surface of a solid polymer electrolyte membrane
CA1155792A (en) Air-depolarized chlor-alkali cell operation methods

Legal Events

Date Code Title Description
NAL Patent in force

Ref document number: 7812640-6

Format of ref document f/p: F

NUG Patent has lapsed

Ref document number: 7812640-6

Format of ref document f/p: F