[发明专利]用于电解槽的微结构隔离框架

说明书

技术领域

本发明涉及用于隔膜电解槽的部件，并特别地针对设置有结构化 内部部分的隔离框架，其允许处理电解液也渗透到与隔膜直接接触的 区域中。在另一方面中，本发明针对配备有这种微结构隔离框架的电 解槽。

背景技术

在现有技术中已知几种类型的用于生产氯化物和氢气和/或苛性 钠溶液的电解槽。特别地，现有工业应用中的大部分普通的槽设计是 压滤器型和“单槽元件”型的，其中元件串连电连接。

例如DE10249508A1和DE102004028761A1公开的单槽元件 设计由容纳相应的阳极和阴极的阳极或阴极半壳体构成。离子交换隔 膜放置在电极之间，并通过适合的凸缘保持在适当的位置处。如DE10 2004028761A1中描述的那样，在阳极半壳体的凸缘和隔膜之间布置 隔离框架，使得隔膜被夹在隔离框架和阴极半壳体的表面之间，并因 此保持在适当的位置处。

由于通常包括磺酸层和羧酸层的隔膜在槽装配期间没有张紧，而 是简单地水平放置在半壳体中的一个上，因此隔离框架也用于在操作 期间防止隔膜振动并与阳极半壳体的金属表面接触。在这点上，阳极 半壳体和凸缘之间的过渡区域对于防止短路和保护隔膜不受到损坏是 非常重要的。由于上述原因，隔离框架是过大的，使得它伸出到内室 中几毫米，并使隔膜与半壳体的相邻的金属表面分离。

这个安全措施的不利效果在于接触区域中隔膜的失效。由于阴极 室中的压力高于阳极室中的压力，因此隔膜被压向阳极室和/或压在框 架的伸出区域上，从而它仅在接触区域中的相反侧部上变湿。

由于阳极侧部上的这个阻塞(blinding)现象，阴极侧部上出现 的吸湿碱性溶液趋向于使这个区域中的隔膜脱水，从而使羧酸层中的 盐沉淀，并最终导致两个隔膜层起泡、分层和/或龟裂现象。这些损坏 有时候是可见的，但由于氯离子通过扩散穿过损坏的区域迁移到阴极 室，因此这些现象也可以通过碱性产物中的较高的氯化物浓度检测到。 至今为止，通过改进隔离框架的尺寸或位置来克服这个不利效果所进 行的努力仍不能令人满意，使得或者长时间地忍受较高的氯化物浓度， 或者不得不更频繁地更换隔膜。

本发明的目的之一是通过最小化氯离子到阴极侧部的流量或通过 完全地防止氯离子到阴极侧部来减轻对隔膜的外围区域的损坏。

通过所附权利要求中公开的技术方案实现这个和其他目的，这个 和其他目的对本领域技术人员是清楚的。

发明内容

在一个实施/方式中，本发明针对一种用于电解槽的隔离框架，所 述隔离框架设置有包括阳极侧部和阴极侧部的平坦部分并具有外部和 内部邻接表面，所述隔离框架包括与所述内邻接表面连接的外边缘部， 所述外边缘部构造成使得在部分或完全覆盖或重叠的情况下可以被电 解液透过。在一个优选实施方式中，所述外边缘部具有微结构的表面。 优选地，所述外边缘部是连续的，并沿着所述内邻接表面的整个周边 设置。

在一个优选实施方式中，所述外边缘部是平坦台阶的形式，所述 平坦台阶设置有多个不同形状的突出部；有利地，所述突出部是圆柱 形或球形突起的形式。

在另一个实施方式中，所述外边缘部设置有一组波状的或锯齿状 的突起和凹陷，所述波状的或锯齿状的突起和凹陷的结构构造成使得 所述波状的或锯齿状的突起和凹陷沿所述框架的宽度是打开的，以使 阳极电解液可以从阳极室到这个区域来回流动或扩散。在特别优选的 构造中，这些波状或锯齿状部设置有多个小开口，以改善阳极电解液 在两个方向上的通过。这些开口的形状可以设置成孔、凹槽或任何其 他适合的几何形式。

在根据本发明的隔离框架的一个实施方式中，通过位于外边缘部 中并贯穿隔离框架的整个厚度的多个小开口、钻孔或孔提供另外的有 利特征。所述开口通过设置在隔离框架的表面(优选地设置在阳极侧 部上，即设置在与隔膜相对的侧部上)中的通道相互流体连通。使开 口相互或与内邻接表面流体连通的通道可以有利地设置在隔离框架的 两个平坦部上。通道结构在两个侧部上的出现改善了阳极电解液的供 应和排出。

这个构造的另一个益处在于它允许更大的制造和装配公差。

在另一方面下，本发明针对一种包括如上所述的隔离框架的电解 槽，所述隔离框架用于密封槽的两个半壳体和/或把隔膜保持在适当的 位置处。

附图说明

图1示出了现有技术的电解槽的凸缘区域的截面。