專利名稱：電化學(xué)半電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電化學(xué)半電池，它特別適用于從堿金屬氯化物水溶液中通過氣體擴散電極以電化學(xué)方法制取氯。
由DE 19622744中已知一種通過用氣體擴展電極的電解來制取氯和氫氧化鈉溶液的電解池，它是在對氣體擴散電極前的氫氧化鈉溶液的與高度相關(guān)的壓力和氣體擴散電極后的氧的恒壓之間采用壓力補償和通過氣穴導(dǎo)入氧來進行的。
在堿金屬鹵化物電解質(zhì)的情況下，氣體擴散電極是作為耗氧陰極運行。在這種情況下，氣體擴散電極是開孔的膜。它安置在電解質(zhì)和氣室之間，并可使在電解質(zhì)、催化劑和氧的三相界面處發(fā)生氧還原。該氣體擴散電極例如可按DE-A-3710168中所描述的方法制備。但該氣體擴散電極的密封性僅在達氣側(cè)和液側(cè)之間的有限壓力降時才存在。如果氣壓太高，則氣體穿透電極，并破壞電極的功能。相反，如果液體壓力過高，則三相界面移向氣側(cè)或?qū)е乱后w穿透從電解質(zhì)進入氣室。
為了電解質(zhì)中與高度相關(guān)的壓力的壓力補償，在DE 19622744中建議將氣室再分成多個氣穴。該電化學(xué)半電池(

圖1和2)具有電極室10，經(jīng)注入導(dǎo)管12或類似部件將電解質(zhì)送入其中。經(jīng)相應(yīng)的連接使電解質(zhì)也進入液體室14。所述的半電池通過離子交換膜16與另一半電池分隔開。此外，還設(shè)置有多個互相疊置的氣穴18、20、22、24。該氣穴18、20、22、24通過氣體擴散電極36與電極室10分隔開，在DE19622744中該氣體擴散電極用作陰極。各個氣穴18、20、22、24經(jīng)連接通道26(例如氣罩)相互連接。在氣穴18、20、22、24中存在的氣體依據(jù)各個氣穴內(nèi)的壓力通過排出孔28流入連接通道26中，并從該通道經(jīng)進氣孔30進入位于其上面的氣穴。在示例的氣穴中存在的氧的流動方向由圖1中的虛線箭頭32表示。該最下面的氣穴18例如通過加料管34與氣體加料裝置連接。氣體從上面氣穴24也經(jīng)排出孔28進入半電池的后室14，并在那里與電解質(zhì)一起經(jīng)接管11排出。通過多個、至少兩個疊置的氣穴結(jié)構(gòu)就產(chǎn)生壓力補償，以可制造較高的電解池。通過氣穴18、20、22、24的排氣孔28也可使在氣穴中形成的冷凝物進入液體室14。
因為通過氣體加料管34引入到最下面的氣穴18中的全部氣體在連接通道26中或通過氣罩被收集，因此在氣罩內(nèi)形成高的流速。由此電解質(zhì)小滴可被夾帶進入其上面的緊接的氣穴20中，從而惡化氣體擴散電極的功能，這是因為氣體擴散電極在氣穴的進氣區(qū)域與電解質(zhì)小滴相接觸，即部分喪失了活性電極表面。同樣不利的是較大量電解質(zhì)進入氣穴，所以必須再次進行去除。已證實，該電解質(zhì)不總能完全從氣穴中去除，因此富集在氣穴中。在氣穴中的電解質(zhì)富集又由在進氣位置對面的氣穴的氣體/液體排出口所加快。這就顯示出液體輸入的增加，例如通過電解電壓的升高可看出。
本發(fā)明的目的在于提供一種帶有氣穴的電化學(xué)半電池，它可減少夾帶電解質(zhì)進入氣穴的風(fēng)險。
本發(fā)明的目的可通過權(quán)利要求1的特征部分達到。
按本發(fā)明，在將至少兩個氣穴互相連接的連接通道內(nèi)設(shè)置有阻滯部件。該阻滯部件用來阻滯在連接通道中存在的電解質(zhì)。例如該阻滯部件可以是迷宮式的阻滯部件，它使由氣流夾帶的小滴受阻滯部件阻滯，因其不能穿過這種特別的迷宮式的阻滯部件結(jié)構(gòu)。通過該阻滯部件至少可保證大部分電解質(zhì)不會通過該阻滯部件。由此避免了由于進入氣穴的電解質(zhì)對電極功能產(chǎn)生的有害影響。
作為阻滯部件，優(yōu)選采用網(wǎng)、織物、編織物、無紡織物或海綿體。這里特別是采用不規(guī)則的織物，如優(yōu)選由金屬、塑料或陶瓷構(gòu)成的氈類材料。在廉價的構(gòu)形中，可以是由金屬絲構(gòu)成的金屬線團。
本發(fā)明的另一基本要點是該阻滯部件在連接通道中的優(yōu)選安置。優(yōu)選是該阻滯部件安置在進氣孔區(qū)域。其優(yōu)點是，沒有或幾乎是最少量的電解質(zhì)能穿過阻滯部件。優(yōu)選該阻滯部件安置在連接通道的充有氣體的部分中，這時該阻滯部件安置在與電解質(zhì)表面相比更接近于進氣孔處。特別優(yōu)選是該阻滯部安置在與進氣孔相連的那一半的連接通道區(qū)域內(nèi)，即在垂直設(shè)置的連接通道情況下，位于連接通道的充有氣體的上半部中。特別優(yōu)選是該阻滯部件安置在上面三分之一處。
特別有利的是，該連接通道或氣罩延伸到兩個氣穴的高度。在下面氣穴的下邊緣處，氣體由氣穴引出，再直接由起收集裝置作用的連接通道收集，并通向其上面氣穴的進氣孔。該進氣孔優(yōu)選位于該氣穴的上邊緣。根據(jù)壓力狀態(tài)調(diào)節(jié)在連接通道中的相應(yīng)液位。在該液位的上面安置該阻滯部件。
下面將參考附圖詳述本發(fā)明。
附圖簡介圖1是對比于現(xiàn)有技術(shù)的氣體擴散電極的本發(fā)明的半電池的截面示意圖。
圖2是沿圖1中A-A’線的部分剖面示意圖。
圖3是基本相應(yīng)于圖2剖面圖的本發(fā)明優(yōu)選實施方案的剖面示意圖。
本發(fā)明的電化學(xué)半電池的結(jié)構(gòu)基本相應(yīng)于圖1和2所示的結(jié)構(gòu)。因此在圖3中用相同標號表示相同的或類似的部件。
根據(jù)本發(fā)明，以圖3為例，在連接兩氣穴20、22的連接通道26中安置有阻滯部件40。該阻滯部件40例如粘結(jié)在連接通道26中或由摩擦保持在其中。氣體從圖3中的下面的氣穴20通過在氣穴20下面區(qū)域設(shè)置的排氣孔28流出。該氣體經(jīng)向下開口的連接通道26收集，并在其中向上抬升。根據(jù)壓力大小，在連接通道26內(nèi)存在有電解質(zhì)42。電解質(zhì)表面44的高度位置與壓力狀態(tài)有關(guān)。由排氣孔28排出的氣體按箭頭46的方向向上流動，并在電解質(zhì)表面44進入連接通道26的充有氣體的區(qū)域48。在此過程中電解質(zhì)42被氣泡50夾帶進入充氣區(qū)域48。然后該被夾帶的電解質(zhì)由阻滯部件40所阻滯或分離，以使在阻滯部件40的上面區(qū)域52中沒有或僅有少量的電解質(zhì)。氣體穿過阻滯部件40后通過設(shè)置在氣穴22上部區(qū)域的進氣孔30進入該位于其上面的氣穴22中。
按圖3相應(yīng)描述的帶有按本發(fā)明所提供和安置的阻滯部件40的連接通道26也安置在連結(jié)其余氣穴18、20、22、24(圖1)的連接通道26中。
權(quán)利要求
1.一種電化學(xué)半電池，特別是用于從堿金屬氯化物的水溶液中制取氯的電化學(xué)半電池，它至少包括用于容納電解質(zhì)的電極室(10)，該電極室具有電解質(zhì)輸入管(12)和電解質(zhì)排出管(11)，用于容納氣體的多個氣穴(18、20、22、24)，其中最下面的氣穴(18)具有進氣孔(34)，將兩氣穴(20、22)相互連接的連接通道(26)，使氣體通過第一個氣穴(20)的排氣孔(28)流入連接通道(26)中，并通過進氣孔(30)從該連接通道流入第二氣穴(22)中，將電極室(10)與氣穴(18、20、22、24)分隔開的氣體擴散電極(36)，其特征在于在連接通道(26)中安置的阻滯部件(40)，用于阻滯在連接通道(26)中存在的電解質(zhì)。
2.權(quán)利要求1的電化學(xué)半電池，其特征在于，阻滯部件(40)是基于由塑料、金屬或陶瓷制成的網(wǎng)、織物、編織物、無紡織物或海綿體。
3.權(quán)利要求1-2之一的電化學(xué)半電池，其特征在于，阻滯部件(40)安置在進氣孔(30)的區(qū)域。
4.權(quán)利要求1-3之一的電化學(xué)半電池，其特征在于，連接通道(26)部分充有電解質(zhì)和部分充有氣體，且阻滯部件(40)安置在與電解質(zhì)表面(44)相比更接近進氣孔(30)處。
5.權(quán)利要求4的電化學(xué)半電池，其特征在于，所述阻滯部件安置在連接通道(26)的充有氣體部分(48)的與進氣孔(30)相連的那一半中。
6.權(quán)利要求1-5之一的電化學(xué)半電池，其特征在于，排氣孔(28)位于氣穴(20)的下部區(qū)域，進氣孔(30)位于氣穴(22)的上部區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電化學(xué)半電池，它特別適用于從堿金屬氯化物的水溶液中制取氯，該半電池具有用于容納電解質(zhì)的電極室(10)。此外還提供有用于容納氣體的多個氣穴(20、22)。氣體擴散電極(36)將氣穴(20、22)和電極室(10)分隔開。此外還提供了連接通道(26)，通過該通道使兩氣穴(20、22)互相連接。在下面氣穴中存在的氣體可通過排氣孔(28)流入連接通道(26)。在該通道中該氣體沿箭頭(46)的方向向上升，并通過進氣孔(30)進入置于其上面的第二氣穴(22)中。為避免將電解質(zhì)夾帶進氣穴(22)，在該連接通道(26)中安置有按本發(fā)明的阻滯部件(40)。
文檔編號C25B9/06GK1575354SQ02821002
公開日2005年2月2日 申請日期2002年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月25日
發(fā)明者H·-D·平特, A·布蘭, W·克萊斯珀, F·格斯特爾曼 申請人:拜爾材料科學(xué)股份公司