多电池的电解装置的制作方法

专利名称:多电池的电解装置的制作方法
本发明涉及了一种多电池电解装置，本发明进一步涉及了一种多电池电解装置，该装置适用于从含水碱金属氯化物溶液中电解产生碱金属氢氧化物和氯气，本发明的多电池电解装置是由多个单元电池构成，每个单元电池包括具有一个阳极的阳极室和具有一个阴极的阴极室以及阳离子交换膜，该交换膜用来将所述的单元电池分割成为所述的阳极室和阴极室。每个单元电池在电解装置工作过程中，其内压要保持高于大气压。将所述单元电池串联起来并通过多个电流导板供电，在相邻的各单元电池之间和/或每个电流导板与该处相邻单元电池之间装配了一种刚性多触点导电装置，因此在该装置相邻的各单元之间和/或每个电流导板与该处相邻单元电池之间实现电连接。
采用本电解装置来电解碱金属氯化物的例子包括氯化钠，氯化钾和氯化锂，从商业的观点考虑，所有这些例子中，电解氯化钠最有价值，关于含水氯化钠溶液的电解作用，本发明将在下文中作详细说明，但是本发明的电解装置不该只限制用于氯化钠。
众所周知，用于含水氯化钠溶液的离子交换膜电解装置通常包括两种类型的电解装置，即单极系统和双极系统的电解装置。关于这两种类型的电解装置，在此之前人们已提出过各种各样的改进。
例如，关于双极系统的电解装置，有一种推荐的装置，其中采用爆炸焊接方式将相邻的单元电池的侧壁熔接起来从而在相邻单元电池之间实现了电连接(例如，可查看美国专利NO.4，111，779)，还有一种装置，其中在电解装置中相邻的单元电池之间插入弹簧片，从而提供了其间的电连接(例如，可查看美国专利NO.4，108，752)，另一种被推荐的装置中单元电池是由塑料制成的，而且相邻单元电池是借助于螺栓和螺母实现电连结(例如，可查看法国专利NO.2551234)，还有与之类似的电解装置。
关于单极系统的电解装置，曾提出过这样一种装置，在该装置中，将多个铅棒插到电解池中来施行配电(例如，可查看日本专利申请公开说明书NO.52-153877)，以及另一种电解装置，其中，降低电解装置的导电面积并直接将导电板和每个电极的终端部分连接(例如，查看美国专利NO.4，252，628)。
在此之前，所提到的被推荐的各种电解装置进行了改进以便能适用于盐水中离子交换膜的电解。可是，由于它们存在这些缺点，如其装置装配要求手续复杂，相邻单元电池之间的电接触电阻较大，电解电池的电流密度不均匀和生产该装置的费用很高，因此它们仍然不能满足要求。
此外，值得注意的是上述提到的常用电解装置由于存在着单极类型单元电池和双极类型单元电池之间不能交替互换的缺点，因此按照电解装置的类型必须分别地制备很多相应类型的单元电池。
另一方面，在电解装置工作过程中如果能保持电解电池的内压力大于大气压时，就可以大大降低能源的消耗量(例如，可查看美国专利NO.4，105，515)，如果仍然用具有上述提到的各种缺点的常用电解装置，尽管导电时保持电解电池的内压大于大气压，但由于采用了加压电池实际上并不能达到令人满意的效果。
因此，本发明的第一个目的是要提供一种多电池电解装置，在该装置中，相邻各单元电池和/或每个电池导板与该相邻单元电池之间的接触电阻较小，而且这些电池中的电流密度相等，装配容易，以及生产费用低。
本发明的另一目的是提供一种多电池电解装置，可以容易地以双极型或单极型的形式来制成这种多电池电解装置，而且所用的单元电池对双极型或单极型是通用的。
对于本发明的上述内容和其他目的，特性和优点，本技术领域：
的熟练工作人员可以根据下列详细使用说明书和附加权项结合附图得到清楚的了解。
图1表示本发明一种实施例的剖视图，图2表示通常被用作为图1的实施例的阳极室和阴极室的一种电极室单元型式的简图，是在电极部分地切开情况下电极的侧视图。
图3表示沿图2Ⅲ-Ⅲ线的剖视图;
图4(a)表示具有多个作为垫片型式的凸出物的刚性导电薄片的平面图的一种型式;
图4(b)表示图4(a)垫片凸出物的放大侧面图;
图5(a)表示具有多个孔金属栅网型式的凸出物的刚性导电薄片的平面图的另一种型式。
图5(b)表示图5(a)放大的多孔金属栅网透视图的一部分;
图6表示通常被用作图1的实施例的阳极室和阴极室的另一种电极室单元型式的简图，此图是电极部分切开时的侧视图;
图7表示沿图6Ⅶ-Ⅶ线的剖视图;
图8表示另一种电极室单元型式的剖视图，在电极室单元中的侧壁上(在它的边缘部分)有一凹槽，用于安装合成树脂材料制成的框壳;
图9表示本发明的另一个实施例的剖视图，其中，在相邻的单元电池之间装配有刚性多触点导电装置，而相邻单元电池具有这样一种凸出形状，该凸出形状是在相邻单元电池的一个侧壁表面上形成的;
图10表示本发明的某一型式的电解装置的剖视图，该电解装置是一种双极系统，而且是以压滤形式组装的;
图11表示本发明电解装置的侧视图的另一种型式，该电解装置是一种单极系统而且是以压滤形式组装的;
从图1到图11，一律用同样的数字号码来表示相同的部件和相同部分。并且必须注意到，为了容易了解本发明的基本特征，从图1到图11各个部件和各个部分相互之间的尺寸关系不完全表示出来，每一个图都用来对本发明进行描述。
按照本发明所提供的多电池电解装置，其构成为多个单元电池;
每个单元电池是由一个阳极室和一个阴极室所组成;
该阳极室是由一个框壳，金属侧壁与该框壳联结在一起制成的板状物，以及通过多块能导电的肋条与侧壁焊接起来的阳极所组成;
该阴极室是由一个框壳，金属侧壁与该框壳联结在一起制成的板状物，以及通过多功能导电的肋条与侧壁焊接一起的阴极所组成;
阳极室的阳极和与该阳极室相邻的阴极室的阴极之间配备一层阳离子交换膜，因此所述阳极和阴极都在其对面分别面对着该阳离子交换膜;
将上述多个单元电池串联起来，并与多块电流导板接通通电;
刚性多触点导电装置;
在相邻的单元电池之间和/或每块电流导板及相邻的单元电池之间装配的刚性多触点导电装置，因此，在该装置多个转换器之间建立固定接触点;而其中为使电解装置运行正常，要保持每个单元电池的内压高于大气压。
参照图1至图4，表示本发明属于双极系统的一种实施例，每个多单元电池分别由一个阳极室14，一个阴极室16以及一个位于阳极室14和阴极室16之间的阳离子交换膜12构成，而其中的阳极4和阴极4面对位于其对面的阳离子交换膜12。每个阳极室14和阴极室16分别由一个框壳1，与该框壳1联结一起的金属侧壁2所制成的板状物(如象图2和图3所描绘)以及通过多块能导电的肋条3与侧壁2焊接一起的电极所组成。每一块导电肋条3有许多孔7能使电解质溶液和电解产物流通，框壳层1有一个从底边加入电解质溶液的入口5和一个从上边排出电解质溶液及电解产物的出口6。对电解质溶液入口5和一个供水水管相连(没有在图上表示)，而通过柔韧软管的电解质溶液和电解产物(没有在图上表示)与集水管相连，在电解装置工作中，给每个单元电池加压使其内压保持大于大气压。
如上述和图1所描绘，将多个单元电池串联起来。每个电池在它们两个侧面上分别为阳极室14的侧壁2和阴极室16的侧壁2。相邻单元电池的两个侧壁2，又彼此通过一个隔离层而相对设置。在相邻单元电池之间(即，在上述提到的隔离层)，装配有刚性多触点导电装置。在这个实施例中，有多个凸出物的导电薄片18用作为刚性多触点导电装置。同样，例如图4(a)所示，导电薄片18仍可作为垫片来使用。该垫片是由刚性金属板8和通过常用的例如加压方法而在金属板8上形成的一些凸出物9所组成。在本发明中，“刚性多触点导电装置”这个术语，其含意就是指在多个点处与其它主要部件进行接触的装置，这种装置可以导电，没有回弹性，该装置具有这样的刚性以致于当把导电装置夹在一对金属板之间并在该对金属板两边施加相当或小于3千克/厘米2·克(0.294毫帕)的压力时，该导电装置实质上没有发生变形，其厚度也不发生变化。刚性多触点装置具有多个凸出物。只要这种装置能满足本发明的要求，它们的种类和形状或型式将不受到限制。如上所述，具有许多凸出物的刚性导电薄片(如象图4(a)所示的垫片)和图5(a)所说明的多孔金属栅网，都可作为刚性多触点导电装置。或改用另一种方法。如图9所说明的，刚性多触点导电装置是由相邻的单元电池中至少一个单元电池的侧壁表面形成的多个凸出物所组成。在图9中表示了刚性多触点导电装置的一种特殊型式，特别需要注意的是不要造成侧壁破裂或在侧壁上形成凸出物时造成许多孔穴。在图4(a)和图5(a)所示的具有多个凸出物的导电薄片的情况下，不必特别留意上述问题，也可容易的进行导电薄片的加工。一般情况下，在刚性多触点导电装置中，每个凸出物的直径可以为1.4至4.0毫米，最好是1.5至3.0毫米，而每个凸出物的直径可以为2至10毫米，最好是3至5毫米。凸出物的间距可以为5至30毫米，最好是10至20毫米。具有多个凸出物的导电薄片(例如图4(a)和图5(a)所示)，其薄片的厚度可以是0.3至2.0毫米，最好是0.5至1.5毫米。
参照前面图1，数字8所标示具有多个凸出物的导电薄片(如在图4(a)所示的垫片)，相邻单元电池之间，特别是阴极室单元16的侧壁2和阳极室单元14的侧壁2之间夹有一导电薄片18以便使相邻单元电池在多个接触点之间保持牢固的刚性接触，从而通过导电薄片18将相邻单元电池之间串联起来。
多单元电池与导电薄片18是交替排列，而且如图10中所说明的，多单元电池是以压滤器型电解装置的形式构成的。在图1和图10所示的装置中，电解装置是单极系统的并包括一对电流导板19，19、这一对电流导板分别设置在串联排列起来的多单元电池的两端。在这种情况下，每块电流导板19，19和与之相邻的单元电池之间装配上导电薄片18，因此在每块电流导板19，19和与之相邻单元电池之间建立了电联接。
如上所述，电解装置运行过程要保持两个单元电池的内压高于大气压，因此每个单元电池的两个侧壁向外膨胀。由于这样结果，可以确使在布满多个触点的单元电池的侧壁区域上通过导电薄片18使相邻单元电池之间和每块电流导板19，19与相邻的单元电池之间保持牢固的刚性接触。在这种情况下，为了使电接触电阻减到最小，最重要的是加大它们的接触压力。在本发明中，通过具有多个凸出物的刚性多触点导电装置，可实现这种接触，因此在接触点中增大它们的接触压力最为有利。这样不仅仅导致相邻电池之间和每块电流导板19，19与相邻单元电池之间的接触电阻减至最小程度，而且导致在电解电池中其电流密度趋于一致。此外，应该注意如上所述，本电解装置具有简单的构造，因此该装置非常容易装配，同时出产造价低。
我们再参照图2和图3，对通常用作为阳极室和阴极室的一种电极室进行描述，对于形成入口5与出口6来说，框壳1的厚度并无特殊限制，而框壳为此有一足够的强度，但其厚度一般为0.5至5.0厘米，最好是1.0至3.0厘米。本发明中所采用的框壳的原材料是不很严格，较为适用的原材料是如锆、镍、钛及它们的合金以及各种塑料如聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯。但是，在这些材料当中，如从予防电解质溶液泄漏和改善电解装置的机械强度的观点来看，最好是选择金属材料，采用这些金属的优点是因为金属能和侧壁焊接在一起形成整体的结构。此外，最好选用钛或钛合金作为制造阳极室框壳的原材料。另一方面，作为制造阴极室框壳的原材料，可以选择使用钛，镍或它们的合金例如不锈钢。
将侧壁2同导电肋条3焊接一起，然后再把电极4焊接于导电肋条。凡是在电解条件下呈惰性的材料均用作为侧壁和导电肋条。例如，就阳极而论，钛或钛合金可作为侧壁和导电肋条的原材料来使用。同时，就阴极室而论，钛、镍及其合金，例如不锈钢可作为侧壁和导电肋条原材料来使用。
侧壁2的外表面最好具有导电性能高，硬度低的金属涂层，以便降低侧壁和与它相邻的侧壁之间以及侧壁与电流导板之间的电接触电阻。如上面提到这类金属有如铜、锡、铝等等。当侧壁是由钛金属制成时，上述提到的涂层是特别有用的，因为采用该涂层可以予防钛制侧壁产生一层氧化膜。制备这类涂层的方法很严格，例如通常应用的技术有化学镀，电镀，熔化喷镀，和蒸气喷镀。
侧壁要有一定的厚度，例如由于电池的内压使侧壁可能适当的膨胀并使侧壁与导电肋条焊接更充分。一般说来最好选择其厚度约为1至3毫米的范围。
侧壁和框壳彼此联结以便制成板状物。从例证中已阐明，例如采用焊接，螺栓连接，粘结剂粘结等等，可将侧壁与框壳相连，最好选择焊接或粘结剂粘结方式，因为它们的优点是可形成整体结构。上述提到由塑料作为制成框壳的材料，这种材料对电解质溶液或电解产物抗腐蚀性差，建造侧壁时，在侧壁的边缘凹进处部分使用适宜的塑料制的框壳，有关部分在后面图8作了说明。
在导电肋条3上具有许多孔7，这些孔是供电解质溶液和电解产物的流通用。调节导电肋条3的高度(相当于侧壁和电极之间的距离)以致阳离子交换膜12和电极4之间几乎没有或不存在空间。在调整导电肋条3时，各种因素(例如框壳1的宽度和填料层13和15以及电极4的厚度)都要考虑到。从电池顶部观察，关于导电肋条的位置，最好是使阳极室和阴极室的导电肋条以交替方式排布。当阳极室的每根导电肋条与阴极室的每根导电肋条从电池的顶部角度看是排列成一行时，如果肋条的高度太大，则在某一位置处，阳极和阴极将有压碎阳离子交替膜的危险，这时，在该位置处，将导致阳极室中的导电肋条通过阳极交换膜和阴极与阴极室的导电肋条相接触，由此引起短路。另一方面，当阳极室的导电肋条和阴极室的导电肋条从电池的顶部角度来观察，是以交替的方式排布时，即使导电肋条的高度与所要求的高度相比稍大一些，而使膜和相应电极之间的间隔接近于零，就需要将电极和/或金属侧壁的形状从平板型式变为波状型式。这种形式不仅能消除阴极和阳极附近的膜被压碎的危险，而且膜和阴极之间的间隔以及膜和阳极之间的间隔可趋近零。
作为电极4，最常用的是多孔电极，例如由多孔金属板，穿孔板，棒状、网状等组成。它们当中由穿孔板(穿孔板电极)组成的多孔电板更为可取，因为膜和各电极之间的空间可以变为零而不存在膜被损坏的危险。穿孔板是由具有许多圆形，椭圆形，正方形，长方形，十字形或诸如此类形状的多孔板制成的。通常是用打孔的方法来得到这些孔。孔的形状以圆形最好，因为具有圆形的孔容易成型。孔的直径可以为0.5至6毫米的范围，最好为1至5毫米。穿孔板电极的孔率可以为10至70%的范围，最好为15至60%。当孔的直径和孔率太小时，产生的气体很难排出。另一方面，当孔的直径和孔率太大时，阳离子交换膜中的电流密度变为不一致。
在含水碱金属氯化物溶液的电解中，通常用各种阳极作为电解阳极。例如所用的阳极可以由钛、锆、钽、铌或它们的合金作为基质来组成，并在它们的表面涂上一层铂族金属氧化物例如氧化钌或类似物质制成一种阳极活性涂层表面。
在本电解装置的电解池中使用的阴极是由金属例如钛、镍或它们的合金所制成，或以这些金属作基质并以催化剂镍、硫氰化镍、氧化镍或诸如此类物质构成的阴极活性涂层所组成。
参照前面图(4(a)和4(b)，如前所述，具有垫片形状的导电薄片是具有凸出物的导电薄片的最好实例，该种薄片可用作为刚性多触点导电装置的一种类型。当然，除了在图4(a)和4(b)所示的垫片之外，在其一面或两面有许多凸出物的各种类型的薄片都能用。所采用的导电薄片的厚度是不严格的，但一般范围大约在0.1至3毫米最好使用在此之前提到的多孔金属栅网和垫片，因为它们对于减小相邻单元电池之间和每块电流导板与它们相邻单元电池之间的电接触电阻到最小程度是极为有效。对导电薄片的尺寸要求是不严格的，但最好将薄片延伸到单元电池侧壁2的整个区域，其凸出物最好也要求分布到单元电池侧壁2的整个区域。有许多凸出物的导电薄片的材料可以是具有高导电性的任何金属，例如铜、锡、铝、锆、镍和它们的合金例如不锈钢。
用于阳极室的衬垫13和用于阴极室的衬垫15用来密封各电极室以防止电解质溶液泄漏，在阳离子交换膜的表面平坦到能起予防电解质溶液泄漏的密封作用的情况下，一般可以省去一个或两个密封垫。
使用具有防氯气和具有弹性的一些材料来制造用于阳极室的衬垫13。最适宜的材料为氯丁橡胶，硅橡胶和诸如此类物质。作为阴极室用的衬垫15的合适材料值得一提的有乙、丙烯塑橡胶，氯丁橡胶、异丁橡胶、氟橡胶和诸如此类物质。衬垫13或15可以用强化织品来加固。
本发明所采用衬垫的厚度要满足完全能够密封电解质溶液的需要。适宜的厚度取决于衬垫的硬度，然而，一般的厚度大约为0.5至3毫米范围。
本发明所采用的阳离子交换膜12没有特别限制，而且任何一种膜都可用于含水碱金属氯化物的电解。
关于阳离子交换膜的树脂类型，可以采用例如磺酸型、羧酸型、磺胺型以及磺酸和羧酸的结合型树脂。它们当中，磺酸和羧酸的结合型树脂特别好，这种树脂能使一些碱金属快速转移，就结合型树脂来说，在阳极室单元的阳极和阴极室单元的阴极之间最好装配阳离子交换膜，结果在阳离子交换膜的阳极一边涂上一层磺酸基团的阳离子交换树脂，在阴极的一边涂上一层羧酸基团的阳离子交换树脂。关于阳离子交换膜的树脂基体从防氯气的观点考虑，采用氟代烃树脂最为有利。为了增加膜的强度，可以用织品，网状物或诸如此类物质来加固。
参照图5(a)，表示应用一种多孔金属网制成的一种具有许多凸出物的坚硬导电薄片。图5(b)说明的是图5(a)放大的多孔金属属网透视图的一部分。本发明最好采用多孔金属栅网，因为它们对减小电接触电阻极为有效。
图6中表示一个框壳边长大约为1米或更大的电极室单元。在这种情况下，倘若在框壳1的中心部分的顶边和底边之间装备一根增强肋条10，将有助于降低侧壁2和框壳的厚度。在图7中表示沿图6Ⅶ-Ⅶ线的剖视图。将增强肋条10用焊接或应用螺栓固定在框壳1的顶边一头和在框壳1的底边一头。增强肋条10有许多孔7便于含水电解质溶液和电解质产物穿过，将好不要将增强肋条10与侧壁2焊接一起，若将肋条10与侧壁焊接一起，由于单元电池的内压不足，单元电池的侧壁将向外膨胀导致相邻的单元电池之间和各块电流导板与相邻单元电池之间的电接触电阻增加。
在图8中表示电极室是另一种形式的剖面图，在电极室中有塑料材料制成的框壳，这种塑料抗含水电解质溶液或电解产物的腐蚀性能力较差。在这种情况下，建造金属侧壁时，在侧壁边缘的凹进处11用来安装塑料制的框壳(未表示出来)，金属侧壁的凹进处部分可以采用压制，拉伸或诸如此类等方法形成。
在图9中表示本发明的另一种实施例的剖面图，其中，在相邻的单元电池之间的本发明的刚性多触点导电装置是在相邻单元电池的一个侧壁表面处形成的凸出物形状的装置。由于采用了这样一种结构，因此就不必有其它的具有多个凸出物的导电薄片装置了。使凸出物2′与对面侧壁2接触，由此建立彼此间的电接触单元电池的两个侧壁也类似可加工成凸出物。
现参照图10所表示本发明的电解装置的一种形式的剖面图，该装置是双极系统，而且以滤压型式装配建造，阳离子交换膜12的一边是通过衬垫13与阴极室14相连来布置的。阳离子交换膜12的另一个对边是通过衬垫15与阳极室相连来布置的。因此部件12，13，14，15和16构成三单元电池17。多单元电池17随着具有许多凸出物的导电薄片而交替地排布，用这种配置方式，各阳极室16的侧壁2和各阴极室14的侧壁2是相对的。串联排列的电解池的两端分别装配电流导板19，19，而且通过滤压器紧固框架以便钳住单元电池和电流导板从而构成本发明的双极系统的滤压型电解装置。电流导板19的尺寸与框壳边缘限定的尺寸可以一样，以便电流导板与整个区域的侧壁接触从而使单元电池的电流密度达到均匀，电流导板上面联接部分21通过导线和一个整流器相连接。需要考虑到电流通过的面积和电流密度，以便不使欧姆损失增加太大，因此需要确定电流导板的厚度。
对于电流导板最适用的材料可应用具有高导电性的金属材料如铜，铝和诸如此类的材料。
如上所述，本发明的电解装置在操作时，每个单元电池的内压要保持在高于大气压。对每个电池加压的方法没有作特殊的限制。例如，供应氢气和氯气的供气通道可使用压力调节阀，以便产生的气体压力施加于单元电池的内部或者用调节供给电解池阳极电解液和阴极电解液的循环体积以适当调节单元电池的内压。单元电池压力控制在0.2至3千克·力/厘米2克，最好为0.5至2.0千克·力/厘米2克。倘若单元电池的内压太低，相邻各单元电池之间和每块电流导板以及相邻单元电池之间的接触压力不足，致使电接触电阻增大。另一方面，倘若单元电池的内压太高，则必须改变电解装置的结构以抗高压，这样就导致装置的造价太高的缺点。
上面的叙述主要是针对双极系统而言的，但是，本发明也可有效的用于单极系统的电解装置，现参照图11，该图表示本发明的电解装置另一种形式的侧视图，这种装置是单极系统，以滤压型装配形式建造的。在该类型的电解装置中，多单元电池17随着放置于其间的电流导板19而交替排布。在一对阳极室17的侧壁之间插入电流导板19。每个侧壁和电流导板19之间装有刚性多触点导电装置来建立彼此间的电接触。与此相似，在阴极室的侧壁之间通过刚性多触点导电装置放入电流导板来建立彼此之间的电接触。然后，电解装置通过每块电流导板来供电。
如上所述，依照本发明不仅可大大降低相邻单元电池之间和每块电流导板与相邻单元电池之间的电接触电阻而且可使单元电池的电流密度达到均匀，因此，本电解装置可在电流密度高达30安培/分米2或更大时运转。在惯用的电解装置中，相邻单元电池之间配备一种有弹性接触装置，因此，相邻单元电池之间由于缓冲作用而不可能获得高压接触，这与本发明的电解装置的情况相反。
本发明将根据下列应用实例加以详细说明，但这些实例并不对本发明的范围构成限制。
实例Ⅰ
双极系统多电池电解装置(类似于图10所示)是由一对单元电池、阳离子交换膜，三个多触点导电装置薄片和一对电流导板组成。每个单元电池包括一个阳极室单元和一个阴极室单元，阳极室单元的尺寸和阴极室单元的尺寸是相同的。即是，电极室单元的框壳宽度是2400毫米，高度为1200毫米，而厚度为20毫米。每个框壳的边深是20毫米，阳极室单元的框壳是由钛制成，而阴极室单元框壳是由不锈钢制成。采用高为20毫米，宽为5毫米，长度为1160毫米的加固肋条来增强阳极室单元和阴极室单元的每个框壳。加固肋条与框壳的上边的内表面和框壳的底边的内表面的中间位置焊接在一起。加固肋条有10个8毫米直径的孔，用作为穿过电解质溶液和电解产物。这些孔纵向排列在加固肋条中。
每个阳极室单元的金属侧壁，宽是2400毫米，高是1200毫米，厚度是2毫米，并与框壳焊在一起使金属侧壁和框壳结合制成板状物。
将电极室单元中的多根导电肋条与框壳和金属侧壁焊在一起，多根导电肋条焊在框壳和侧壁之后，把导电肋条在与框壳的短边平行空间中以12厘米的间隔放置，从电池的顶部观察，作为阳极室单元的导电肋条和作为阴极室单元的导电肋条是从交替方式排列放置的。
用于阳极室单元的每根导电肋条高为20毫米，宽为5毫米，长为1160毫米，而用于阴极室单元的每根导电肋条高为22毫米，宽为5毫米，长为1160毫米，每根导电肋条有
个直角为8毫米的孔，以便可以让电解质溶液和电解产物通过这些孔。这些孔纵向排列在导电肋条上。
金属侧壁和导电肋条是由与框壳相同的材料制成。即，用于阳极室单元的金属侧壁和导电肋条是由不锈钢制成。阳极室单元的金属侧壁的外表面用化学镀法镀上铜。
制备阳极的方法是采用在钛金属板上钻孔，其孔径为2毫米，孔的排列为锯齿形，孔间距为3毫米，还可采用在由钌、铱、钛和锆组成的含氧固体溶液在钛金属表面电镀的方法。阳极面积尺寸为272平方分米，通过多根导电肋条将阳极与侧壁焊接一起。
制备阴极的方法是采用在不锈钢板上钻孔，其孔径为2毫米，孔的排列为锯齿形，孔间距为3毫米，阴极的尺寸是和阳极一样。
作为刚性导电薄片，可以采用在图5(a)和图5(b)所示的多孔金属网，它是由不锈钢板制成的，其厚度(tg)为1.5毫米，多孔金属网的短轴(WS)、长轴(WL)和高度分别为7毫米，14毫米和3毫米，多孔金属网的尺寸和框壳规定的面积相同。
厚度为4毫米的铜板可作为电流导板用。
作为阳极室的衬垫和作为阴极室的衬垫分别用厚度为0.5毫米的氟橡胶和厚度为2.5毫米的乙丙烯橡胶来制备，每个衬垫的形状和尺寸是和框壳的形状和尺寸相同。
所用的阳离子交换膜的生产方法如下四氟乙烯与全氟-4，7-2氧-5甲基-8-磺酰氟壬烯共聚合，从而获得二种聚合物，即当量为1300的聚合物1和当量为1300的聚合物2。
这些聚合物经热压制获得厚为35μ的聚合物1的薄片的层压材料和100μ厚的薄片聚合物2层压材料。由特氟隆(聚四氟乙烯)制备纺织物是采用真空压制方法将聚四氟乙烯嵌入到聚合物2薄片的一边，层化制品经皂化以获得磺酸型离子交换膜。这层片是由离子交换膜的聚合物1薄片组成，它经过还原反应处理从而使磺酸型转变为羧酸型，因此可以得到阳离子交换膜。
电解池的装置与图10所示的形式类相似，从而使得阳离子交换膜含羧酸面朝向阴极。
氯化钠溶液的电解实施如下将浓度为310克/升的氯化钠溶液供给阳极室从而使出口处的氯化钠溶液的浓度为175克/升。另一方面，将稀氢氧化钠溶液送至阴极室从而使出口处的氢氧化钠的浓度的重量比为30%，电解的其他条件如下电解温度90℃电流密度40安培/分米2阴极室的外部压力1.82千克·力/厘米2克阳极室的外部压力1.46千克·力/厘米2克在电解时，电流效率和电池电压分别为96.0%和6.7伏特。
实例2氯化钠溶液的电解过程实际与实例1的形式类似，除非用图4(a)和图4(b)所示的垫片来代替多孔金属网作为刚性的导电薄片。这垫片包括0.8毫米厚(t1)的不锈钢板8(在它的一边有许多凸出物9，其直径(w1)为3毫米，深度(H1)为2毫米)。凸出物之间排列间距(d1)为20毫米及间距(d2)为17.5毫米，每个凸出物的尖口直径为1毫米。
当电解时，电流效率和电池电压分别为96.0%和6.6伏特。
权利要求
1.多电池电解装置，其特征是包括多个单元电池；每个单元电池由一个阳极室单元和一个阴极室单元所组成；该阳极室单元是由一个框壳，金属侧壁与该框壳联结在一起制成的板状物，以及通过许多能导电的肋条与所述的侧壁熔接起来的阳极所组成；该阴极室单元是由一个框壳，金属侧壁与该框壳联结在一起制成的板状物以及通过许多能导电的肋条与所述的侧壁熔接在一起的阴极所组成；在阳极室单元的阳极和与该阳极室单元相邻的阴极室单元的阴极之间装上一种阳离子交换膜，因此，阳极和阴极分别都面对所述的阳离子交换膜；将上述多单元电池串联起来并与多块电流导板接通通电；刚性多触点导电装置；在相邻的单元电池之间和/或每块电流导板及相邻的单元电池之间装配有刚性多触点导电装置，因此而在此装置附近许多接触点之间建立牢固接触；而其中为使电解装置运行正常要保持每个单元电池的内压高于大气压。
2.根据权利要求
1的电解装置，其中所述刚性多触点导电装置是由单元电池的至少一个侧壁的表面形成的许多凸状物所组成的。
3.根据权利要求
1的电解装置，其中上述刚性多触点导装置是由具有许多凸出物的刚性导电薄片型式所组成。这种刚性导电薄片是夹在相邻单元电池之间和/或夹在每个电流导板及相邻单元电池之间。
4.根据权利要求
3的电解装置，其中所述具有许多凸出物的刚性导电薄片可以是垫片或多孔金属网的型式。
5.根据权利要求
1至4的任何一项权利要求
的电解装置，其中，要保持每个单元电池的内压力为0.2至3千克·力/厘米2·克。
专利摘要
多电池的电解装置是由多个单元电池所构成。每个单元电池在电解装置运行过程中要保持其内压高于大气压。上述多单元电池是串联联接并与多块电流导板接通供电。在相邻的多单元电池之间和/或每块电流导板和相邻单元电池之间装配刚性多触点导电装置，从而在相邻的单元电池之间和/或每块电流导板与相邻单元电池之间建立牢固的电连接。
文档编号C25B9/08GK85106624SQ85106624
公开日1987年4月29日 申请日期1985年9月2日
发明者世古真臣, 竹村礼谷, 宫森英治 申请人:旭化成工业株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan