一种生产碱金属的电解电池的制作方法

专利名称：一种生产碱金属的电解电池的制作方法
本项发明涉及电解电池，这种电池可以用来电化学地用碱金属汞齐生产碱金属，本发明这里所述的“碱金属”一词指的是钠和钾。
本项发明还涉及用上述电解电池从用碱金属汞齐中制备碱金属的过程。
钠是用来制备如氨基钠、乙醇钠和硼氢化钠等物质的一种重要的碱性无机产品。它是由熔融氯化钠电解的Downs过程制造的。此过程中每公斤钠(参见Büchner et al．，工业无机化学，第二版，化学出版社，P228以及下列页)消耗大于等于10 kwh的较高能量。而且，此过程具有一个严重的缺点电解电池关闭时，熔融盐的固化会破坏电池。此外，由于此过程固有的缺陷，通过这种Downs过程获得的碱金属已经被钙污染，虽然随后的净化步骤可以降低钙的残留水平，但是不可能把钙全部去除掉。
同样的，钾也是用来制备如乙醇钾、氨基钾和钾合金等物质的一种重要的碱性无机产品。近年来，具有一定工业规模的钾的制备是利用钠对氯化钾的还原作用进行的。在第一种情况下，产生NaK，然后将其进行蒸馏。通过将钾蒸汽从反应区连续分离出来，可以使平衡向着钾生成的一侧移动(参见Ullmann′sencyclopedia of Industrial Chemistry，1998年第6版，电子出版社)，从而获得较高的产量。此过程的缺点是工作温度太高(870℃)，而且，生成的钾含有1％的杂质钠，需要进一步的蒸馏来进行附加净化。此过程最大的缺点是使用的钠价格昂贵。原因之一为钠是通过熔融氯化钠电解的Downs过程进行工业生产的，而此过程中每公斤钠需要输入大于等于10 kwh的较高的能量。就对应着每公斤钾(假定产量为100％)消耗的能量约为5．3kwh。
钠汞齐和钾汞齐是使用汞齐过程的氯碱电解作用大量生成的中介产物，一般在制备后，会立即用水转换成碱金属氢氧化物的溶液。这种碱金属耗尽物或不含金属的碱金属汞齐一般会随即回收入氯碱电解作用中。为了维持钠汞齐的液体状态，溶液中的钠浓度值必须保持在1 wt％以下，最好在0．2到0．5 wt％之间。为了维持钾汞齐的液体状态，溶液中的钾浓度值必须保持在1．5 wt％以下，最好在0．3到0．6 wt％之间。工业规模生产的汞齐基本上都含有金属杂质，如铜、铁、钾(在钠汞齐中)、钠(在钾汞齐中)、铅和浓度在1到30ppm之间的锌。
GB 1，155，927描述了采用固体钠离子导体如β-Al2O3、以汞齐为阳极、以钠为阴极的进行电化学作用的过程，在此过程中可以用钠汞齐生产出金属钠。但是，考虑到钠的通过量、产品纯度和电流密度等因素，对GB 1，155，927中所述过程的实现不会得到其中所述结果。而且，如果再加上其要求的温度范围，则其中所述的系统在数天内就会呈现出不稳定的情况。
电化学过程中从碱金属汞齐中制备碱金属使用的电解电池和包括固体离子导体的电解电池一般都不适于长期连续的工作。原因一是固体离子导体在工作一定时间后，会变得机械不稳定。
因此本发明的目的一就是要提供没有这些缺点的电解电池。
本发明的另一个目的就是要提供一个使用上述电解电池用碱金属的汞齐制造碱金属的电化学产品的过程，这种过程在能量上可以比Downs过程得到更加有利的钠产品，或在能量上可以比开始时提到的工业制钾过程得到更加有利的钾产品。而且，此过程可以与汞齐过程对应的氯碱电解作用中现存的协调装置结合起来，并避免掉那些在GB 1，155，927的实现过程中出现的缺陷。要实现这一目的，必须遵循一些要求阳极侧的碱金属反应必须能够满足氯碱电解作用中集成产品的平衡要求。这就意味着在本发明中，从参与氯碱电解作用的汞齐中流出的碱金属的浓度与流入浓度是相对应的。而且，本发明中在氯碱电解作用和碱金属的电解作用中循环的汞齐的总量必须保持在技术、经济许可的量级内。一般来讲，如果入口汞齐中有50％的碱金属在碱金属电解作用中发生转变，就能实现上述要求。第一种情况中钠金属的生产纯度必须足够高，以便省去了下面除汞的过程，而且避免了Downs过程中钙污染的缺点。第一种情况中钾金属的生产纯度必须足够高，以便省去下面的除汞过程，而且钠含量也比用钠还原时要低，第一种情况下钾中的钠含量为1％。此过程能够进行工业规模的实现，而且必须允许足够高的电流密度和时空产率。站在产品分析、安全、环境保护和附加资本等角度上，要求装备设计时能够应付相对较少的汞含量。此过程要能够连续稳定地工作，并能毫无问题地承受工业碱金属汞齐中常见的金属杂质。“碱金属汞齐”一词表示的是碱金属在汞中的溶液，它在反应温度时为液态。
本发明也涉及由一个搅动式的含碱金属汞齐的阳极、一个离子传导的碱金属固体电解质和一个阴极构成的电解电池，其中固体电解质和阴极是用液体电解质分隔开的。
本发明还涉及用电解电池生产碱金属的过程。
首先选择液态电解质是因为它比碱金属稳定。使用的液态电解质在电解反应中并不会消耗掉。在特殊的优选实施例中，使用液态电解质为熔融的电解质。
前面已经提到，在优选实旖例中，本发明是与电解电池有关的，其中的液态电解质为熔融电解质。
使用本发明中的电解电池生产碱金属时，不同的碱金属要采用不同的电解质来做熔融电解质。在生产钠金属时，电解电池优选选用的电解质为熔融的NaOH、NaNH2或二者的混合物；在生产钾金属时为熔融的KOH、KNH2或二者的混合物。
因此，此发明也与上述的电解电池有关，其中熔融的电解质为NaOH、NaNH2、或二者的混合物，或者为熔融的KOH、KNH2或二者的混合物。
在特殊的优选实施例中，这些熔融物或混合物都是在无水的状态下使用的。在更加优选的实施例中，使用的熔融电解质为混合物，而且最好为无水混合物。在这些混合物中，依次优选选择低共熔混合物。
当然，由一种或多种适合的添加剂混合而成的液态电解质也是可行的。下面要提到的例子中特别包括了可以降低熔点的添加剂。只要不与本发明电解电池的应用和发明过程相抵触，所有刚氐熔点的添加剂基本上都是适合的。最好还是选择熔融的可以降低熔点的添加剂，在钠的生产中，是从含有NaI、NaBr、Na2CO3和其中两种或三种混合物的一组添加剂中选择出来的；在钾的生产中，它们是从含有KI、KBr、K2CO3和它们的混合物的一组添加剂中选择出来的。
本发明中电解电池的阳极部分和阴极部分是用氦气密封的、离子传导的碱金属固体电解质分隔开的。在钠的生产中，合乎目标的为陶瓷材料，如NASICON，其中成分分析可参见EP-A 0 553 400。钠离子传导玻璃、沸石类和钾长石等也满足要求。在钾的生产中，同样也有多种材料满足要求。使用陶瓷或玻璃都可以。以下材料也可以考虑，如KBiO3(T．N． Nguyen et al．，Chem．Master．1993，5，1273-1276)，镓的氧化物／二氧化钛／氧化钾系统(S．Yoshikado et al．，Solid State Ionics 1992，53-56，754-762)，氧化铝／二氧化钛／氧化钾系统和KASICON玻璃(M．Lejeune et al．，J．Non-Oyst．Solids l982，51，273-276)等。
应优选选择钠β″-铝的氧化物、钠β-铝的氧化物和钠β／β″-铝的氧化物，以及钾β″-铝的氧化物、钾β-铝的氧化物和钾β／β″-铝的氧化物。
本发明也涉及上述的电解电池，其中固体电解质是从含有钠β-铝氧化物、β″-铝氧化物和钠β／β″-铝氧化物的一组氧化物中或从含有钾β″-铝氧化物、钾β-铝氧化物和钾β／β″-铝氧化物一组氧化物中选取的。
可以通过阳离子交换反应用钠β″-铝的氧化物、钠β-铝的氧化物和钠β／β″-铝的氧化物来制备钾β″-铝的氧化物、钾β-铝的氧化物和钾β／β″-铝的氧化物。
固体电解质为薄壁的、但经过压力实验的、一侧封闭的管(EP-B 0 424673)，并用氦气密封、同样绝缘的玻璃焊接结点将绝缘环安装在开口端(GB 2207 545，EP-B 0 482 785)。碱金属离子传导的电解质的壁厚一般在0．3到5 mm之间，最好在1到3mm之间，特殊隋况下在1到2mm之间。
优选实施例中单侧封闭管的横截面形状为圆形。从多种盘形区域的组合中得出的具有扩大表面积的横截面形状也是可选的。
碱金属离子传导的固体电解质的设计在密闭度方面对本发明的过程起着决定性影响。由于本发明的过程中，阳极电位经过调整已经排除了汞离子的所有存在形式，所以汞金属进入液态电解质然后进入生成碱金属的唯一途径就是在固体电解质或密封系统上的泄漏。
一般来讲，使用的固体电解质在氦气泄漏试验中泄漏率小于10-9(mbar·l)／s，也就是说氦气密封在可检测范围内。
此外，可拆密封结点的设计如下液态电解质和汞齐都由各自周围的空气进行密封，液态电解质和汞齐之间的可拆密封应尽可能避免，因为一般来讲可拆密封结点都为液封而不是气封的。
在优选实施例中，使用的可拆密封结点为平面密封圈，最好是用石墨制成的，如无增强的GRAPhIFLEX。在优选实施例中，密封的周围用诸如氩气或氮气之类的惰性气体来防止氧气的扩散。使用氦气密封的电解质和特定的密封装置，可以得到汞的残留水平在0．05到0．3ppm之间的碱金属。
固体电解质的几何形状基本上可以按照自己的意愿进行选择，也可以根据特定过程的条件进行定制。在优选实施例中，如图前面提到的一样，固体电解质为一端封闭管状。在更优选的实施例中，上述管开口端与阳极是相连的。最好是用外侧的管将阳极部分限定在开口端上，这种外侧管是用对热汞齐具有强大的抗渗透性和抵抗性的材料焊接而成的。一般来说，合金钢和石墨材料较为合适。在更优选的实施例中，选择合金钢材料。
外侧管的截面形状可以是任意的。但使用的外侧管最好要与固体电解质管同心。
在本发明的过程内，外侧管和陶瓷管之间的环形间隙轴向上灌注了液态阳极。在这种布置中，上述环形间隙的首选宽度为1到10mm，更优选的环形间隙宽度为2到5mm，最好的宽度范围为2．5到3mm。
因此，本发明涉及上述的电解电池，其中固体电解质为一侧封闭的管状，安装在同心合金钢管中，以产生宽度范围在1到10mm之间的环形间隙。
本发明对应的过程是在含有搅拌式液态碱金属汞齐阳极的电解电池内进行操作的。这就涉及到操作过程中搅拌式液态阳极里碱金属含量的消耗问题，所以可以由富含碱金属的汞齐来替代，这种汞齐可以在氯碱生产系统中汞齐电池的标准操作里获得或通过钠盐或钾盐与Hg或汞齐阴极——如NaOH、KOH——的电解作用得到。
由于液态碱金属汞齐输送时不会出现任何问题，所以可以用简单的技术方式来实现。一般来说，汞齐电池标准操作中浓缩汞齐的流出量在热交换器中加热到了本发明过程的操作温度，并供应到热的搅拌式液态阳极中。此过程一般是在逆流式换热器中进行的，处于高温的耗尽的汞齐 加热所述进料。
对耗尽的汞齐的替换可以分批或连续地进行，连续过程的操作更容易实现些。一般来说，用再循环的、已经耗尽的汞齐来稀释浓缩流入量的缺点可以由按多级过程实现的过程进行补偿。
液态阳极是由搅动器或回路中的常压泵或微正压泵进行搅动的。由汞齐的相关交换反应和／或热对流引起的搅动与发明过程中要求的搅动相比可以忽略，还不足以达到较好的电流密度。
在GB 1，155，927中已经提到，如果液态阳极可以在没有搅动的情况下进行操作，只能得到不超过40到70 A／m2的电流密度。电池电动势的增加只能引起电流密度的微弱增加，因为随着电流密度的增加，电池的电阻也会增加。但是在合适的电池电动势下，如钠汞齐时电池电动势在0．9到1．6伏的范围内，钾汞齐时电池电动势在0．95到2．1伏的范围内，如果搅动阳极，就可以得到250到3000A／m2的电流密度。
因此，本发明也涉及上述的过程，此过程是在电流密度远远大于250 A／m2时进行的。
阳极的搅动可以通过气体搅动如起泡等，或是通过机械搅动器或泵等获得。搅动时优选选择强制流，它可以从泵驱动的汞齐回路中得到。
流体速度一般在0．03到1．0m／s之间，优选选择0．05到0．6m／s的范围，最好处于0．1到0．3m／s的范围内。一般来说，较高的流体速度允许较高的电流密度。环形间隙形状阳极的相关设计优势在于与阳极的面积相比，体积相对较小。这使得达到中度设备重量和可接受的汞回路容量的要求成为可能。
本发明的电池中使用的阴极材料可以为任何适当的材料。其中包括钢、DIN材料号为2．4066的纯镍和电极石墨。在本发明对应电池的首选设计中，阴极是由钢制成的。
因此，本发明也涉及上述的一种电解电池，其中阴极为钢。
适合的钢包括合金钢、奥氏体钢或非合金钢等。下面要介绍的优选奥氏体钢中包括DIN材料号为1．4541或1．4571的钢，优选非合金钢中包括DIN材料号为1．0305或1．0346的钢。本发明电池的优选实施例中使用的是非合金钢。
在优选实施例中，阴极的形状为柱状，安装在形如管的固体电解质里。此柱体最好用这种方式安装，以便在固体电解质和柱之间产生宽度在1到6mm之间的间隙。
相应地，本发明也涉及上述的电解电池，其中安装在管状固体电解质里的钢制阴极为柱状，这样能够在固体电解质的内壁和柱体之间产生间隙，间隙的宽度在1到6mm之间。
当然，本发明中电解电池的阴极也可以具有其他的几何形状。例如，它可以加工成管、线网或多孔金属板等等。
在本发明对应的过程中，固体阴极是碱金属生成的地方。优选实施例中碱金属会在液体电解质中的柱状阴极周围出现，可以作为纯金相剥落下来。
在本发明对应过程的操作中，同样的也需要防止碱金属离子传导的陶瓷暴露到蒸汽中。一般可以通过加热携带少量水蒸汽的汞齐，去除水蒸汽后再向液态阳极中加入无水汞齐／汞的混合物来实现。水蒸汽排出操作是在惰性气体携带下或采用负压地帮助下实现的。
本发明也涉及上述的过程，此过程是在260到400℃的范围内进行的。
电流密度一般处在0．5到10 kA／m2之间，优选选择1．0到3kA／m2(钠)或0．3到3kA／m2，最好选择0．5到1．5kA／m2(钾)。在外部电源处将电流密度设定为受控制模式，外部电源一般为主整流器。
在特殊实施例中，本发明对应的电解电池已经集成到了生产汞齐的氯气电池的动力源中，这样可以省略附加主整流器。
在第一次使用碱金属离子传导的固体电解质时，一般会观察到较高的陶瓷电阻，此电阻在进一步操作过程中也会保持同样的大小。固体电解质的电阻可以比得到的值高出约30％。这会加剧表面的未充分反应，这是由于固体电解质暴露到了周围空气的水蒸汽中而造成的。这种破坏尤其会在陶瓷的存储或装配过程中发生。在进行烧结后，就将陶瓷管封装在可以防止扩散的铝／塑料复合材料制成的真空金属容器中。初始封装下的陶瓷管存储在接口密封的、充入氩气的金属容器内。
在本发明过程的另一优选实施例中，固体电解质经过了调节，以降低它的电阻。
相应地，本发明也涉及上述的过程，其中的固体电解质在过程进行前进行了调整。
可行的调节方法包括在将固体电解质安装到电解电池中之前，用一个或多个化合物来处理固体电解质，以便采用一个或多个离子传导层。基本上，所有合适的化合物都符合此目的。
如果本发明对应的过程中正在生产钠，则可以用NaOH、NaNH2、NaOR或前面两个或多个的混合物来处理固体电解质。如果本发明对应的过程中正在生产钾，则可以用KOH、KNH2、KOR或前面两个或多个的混合物来处理固体电解质。这里，R表示含1-5碳的取代或未取代的的直链或支链烷基。
相应地，本发明也涉及上述的过程，其中的固体电解质是用NaOH、NaNH2、NaOR或上者两个或多个的混合物，或者用KOH、KNH2、KOR或上者两个或多个的混合物进行调整的，其中R表示含1-5碳的直链或支链烷基。
在本文中的其他方法中，比较可信的是用熔融的上述化合物、或其酒精溶液或水溶液来处理固体电解质。
相应地，本发明也涉及上述的过程，其中采用的是NaOH、NaNH2、NaOR或前面两个或多个的混合物，或者KOH、KNH2、KOR或前面两个或多个的混合物之一的熔融物或它们的酒精溶液或水溶液。
如果优选实施例中固体电解质形如管状，则用这些化合物的处理来调节管的一侧或两侧是可能的。当然，用两个或多个步骤来实现固体电解质的多次调节也是可能的，在每个调节步骤中可以选择相同或不同的两个或多个化合物的混合物。
调节固体电解质和降低陶瓷电阻的下一步选择为，在初始操作时用反极性接法，即开始时把阳极当作阴极、阴极当作阳极来操作。这种情况下，阴极可以由钠汞齐和汞构成，与正常情况下的阳极一样。反极性状态下的流体密度，在1到44h的时间内，优选在2到6h时间内，可以从50A／m2线性增加到3000A／m2(钠)，或者从30A／m2到1000 A／m2(钾)。
如果从启动开始，在300到350℃(钠)、250到350℃(钾)的温度下工作1到24h的期间内，开始时使用液态碱金属作为阳极，然后替换成汞齐，这样就能得到最低的陶瓷电阻。这种调整实施方案特别优选。
当然，上述类型的各种调整也可以与其他类型结合起来进行，所有可能的结合都是可行的。
在优选步骤中，电流方向在1到24h内每1到10分钟就由反极性控制，通过用外部的定额电阻将阳极和阴极短路，使得在反极性相接时电流强度为操作电流强度的1．5倍。以在阳极反应的碱金属为基础，得到的碱金属的产率在本发明的过程中是完全的。在正常极性模式下得到的碱金属现行产率在测量精度内为100％。不时进行反极性相接可以将平均现行产率降低到95％到98％的范围内。
在优选实施例中，供应到阳极的汞齐中有0．4 wt％到 0．1 wt％的碱金属会消耗掉。如果该过程与氯碱电解过程相连结，则未反应的碱金属就不会丢失，因为它已经循环到氯碱电池中并通过汞齐回路返回。
因此本发明也涉及从碱金属的氯化物开始生产氯气和碱金属的整体过程，它包括以(ⅰ)和(ⅱ)两个步骤(ⅰ)进行氯碱电解作用以获得元素氯和碱金属汞齐；(ⅱ)进行上述过程来获得碱金属。
下面通过实施例描述此项发明。本例对应的是说明本发明应用的

图1和图2，其中图1显示的是根据本发明的电解电池的结构图，它含有一个安装在同心合金钢的管内的、一端封闭的、管状的固体电解质，管状的固体电解质内依次装有一个柱状的合金钢电解质。
图2显示的是为连续操作而设计的装备结构图，这种装备内安装本发明的电解电池。
实施例装备(图1)图1中电池是由一个β″-铝的氧化物制成的、一端封闭的管(1)(外径32mm，长度210mm，壁厚1．7mm)。通过玻璃焊点安装在开口端的、用氦气密封的是α-铝的氧化物制成的圆环(2)。用这种圆环(2)可以将β″-铝的氧化物制成的钠离子传导的导体安装到顶部开口的同心合金钢管(3)(内径为37mm，长度约215mm)里。合金钢管的内径已经按陶瓷管的外径做了调整，以形成宽度为2．5mm的环形间隙。由环形间隙限定的阳极和管长度首先要满足能够处理相对较小汞含量的设计要求。其次，在电流密度方面，环形横截面允许从轴向注入阳极部分。为了达到密封的目的，将α-铝的氧化物(2)制成的圆环和底部(4)和顶部(5)上的平面垫片通过壳体凸缘(6)和顶盖凸缘(7)用四个固定螺丝(8)压在了一起。
合金钢容器上安装了阳极电流馈电线(9)。焊接其上的为分支(10)——横向处在底部，以供应汞齐和分支(11)——横向处在顶部以排出汞齐。从顶盖的凸缘插入到β″-铝的氧化物制成的管中的合金钢柱体(18)为阴极。
顶盖凸缘上的凹槽是在重力影响下，从较重的熔融电解质中分离熔融钠的分离室。
管道(13)横穿顶盖凸缘，用来让液态钠自由流出。可以选用电加热带(14)来封装电池，可以使电池绝缘，或与多种电池一起安装在加热室内。
反应生成的的液态钠可以在反应压力下通过热管道(13)排出到部分充满液体石蜡的容器中，并在液体石蜡中固化成小球体。
电解电池可以集成到为连续操作设计的设备中，这种设备具有以下功能(图2)-向(19)连续供给经过干燥预热的富-Na汞齐。
-加热器(20)的设计加热范围为310℃到360℃。
-DC电源(21)。
-通过汞齐回路(22)驱动的内部泵(23)来限定阳极的流体速度在0．02到0．8m／s的范围内是连续可调的。
-液态钠的排出通道(24)。
-对低-Na汞齐(25)的连续处理。
-尾气处理(26)。
-安全监控，尤其是注意汞的排放(27)。
实验钠β″-铝的氧化物制成的商业可用管的安装必须在从真空包中取出之后的一个小时内立即在实验室大气内进行，然后将两个电池容器内都充入氩气并进行密封，2到5天后再将它安装到设备中。
设备要按20℃／小时的增加速率加热到330℃。然后通过馈电线路，用外部60wt％的NaNH2和40wt％的NaOH的熔融混合物使一端封闭陶瓷管内的阴极部分带电。陶瓷管外的阳极部分由液态钠来使其带电。在35分钟内，电流密度从5A增加到40A，每次增加5A，然后在40A保持4个小时以上。
4h后，电压／电流的比例稳定在0．18 V／40 A。阳极部分已经清空，汞齐回路已经传递了39kg的汞齐。在泵关闭时，汞齐回路加热到330℃，然后再关闭回路的电源。在此过程中，可以将仍存在于阳极部分的钠冲洗掉，并自动分布于汞齐中。
排除了第一个电荷后，回路可以再加入加热到330℃的新鲜汞齐，其中的钠含量为0．4 wt％。对应循环流量0．29 m3／h设定的平均流体速度为0．3 m／s。
在断电状态，会自动建立0．82 V的电池电压。DC电源设备的输出电压限制在2 V以下，含电池回路的关闭会使电流在3h内从0A线性增加到40 A。然后，每隔30分钟，就会从回路容量中排出7．8kg的汞齐，并用新鲜汞齐进行替换。在此过程中，可以看到电池电压在1．5 V到1．7 V的范围内波动。
在电流40 A的200cm2阳极区域内，可以计算得出电流密度为2000 A／m2。这是此过程工业应用中所需电流大小的两倍。
钠可以稳定排放。钠的排放和汞齐的分散与法拉第规则是一致的。本实验能够保持至少4000h的稳定工作。
权利要求
1．一种电解电池，包括一个搅动式的含碱金属汞齐的阳极、一个碱金属离子传导的固体电解质和一个阴极，其中固体电解质和阴极是用液体电解质分隔开的。
2．根据权利要求1所述的电解电池，其中液态电解质为熔融电解质。
3．根据权利要求2所述的电解电池，其中熔融电解质为熔融的NaOH、NaNH2或二者的混合物，或者为熔融的KOH、KNH2或二者的混合物。
4．根据权利要求1所述的电解电池，其中固体电解质是从含有钠β-铝氧化物、钠β″-铝氧化物和钠β／β″-铝氧化物的一组氧化物中或从含有钾β″-铝氧化物、钾β-铝氧化物和钾β／β″-铝氧化物一组氧化物中选取的。
5．根据权利要求1所述的电解电池，其中固体电解质为一侧封闭的管状，安装在同心合金钢管中，以产生宽度范围在1到10mm之间的环形间隙。
6．根据权利要求1所述的电解电池，其中阴极是钢制的。
7．根据权利要求6所述的电解电池，其中钢制阴极是安装在权利要求5中所述的固体电解质里的钢制柱状阴极中，安装的方式是能够在固体电解质的内壁和柱体之间产生间隙，间隙的宽度在1到6mm之间。
8．一种生产碱金属的方法，其中应用根据权利要求1到7中任何一个所述的电解电池。
9．根据权利要求8所述的方法，其中是在电流密度超过250 A／m2的情况下进行的。
10．根据权利要求8所述的方法，其中是在260到400℃的温度范围内进行的。
11．根据根据权利要求8所述的方法，固体电解质经过了调整。
12．如根据权利要求11所述的方法，固体电解质是用NaOH、NaNH2、NaOR或其中两个或多个的混合物，或者用KOH、KNH2、KOR或其中两个或多个的混合物进行调整的，其中R表示碳元素从1到5的直链或支链烷基。
13．如根据权利要求12所述的方法，其中采用NaOH、NaNH2、NaOR或其中两个或多个的混合物，或者KOH、KNH2、KOR或其中两个或多个的混合物的一种熔融物或／和一种酒精溶液或／和一种水溶液。
14．一种从碱金属的氯化物开始综合生产氯气和碱金属的方法，包括以下的(ⅰ)和(ⅱ)两个步骤(ⅰ)进行氯碱电解作用以获得元素氯和碱金属汞齐；(ⅱ)进行如权利要求8所述的方法来获得碱金属。
全文摘要
电解电池,是由一个搅动式的含汞碱金属阳极、一个离子传导的碱金属固体电解质和一个阴极构成的,其中固体电解质和阴极是用液体电解质分隔开的。
文档编号C25C7/00GK1279304SQ0012226
公开日2001年1月10日 申请日期2000年6月11日 优先权日1999年6月11日
发明者G·胡贝尔, H·皮特尔, K·施尔勒－安德特, D·施莱菲尔, J·古斯 申请人:Basf公司