[发明专利]用于电解池的电极

说明书

本发明涉及用于生产气体的电化学工艺的一种电极和一种方法，安装后的该电极与一个离子交换膜面对面平行地定位并且由多个水平的层状元件组成，设计为一个平的C型轮廓的这些水平的层状元件由一个平的“腹部（Bauchteil）”和一个或多个侧翼部分、以及安排在该平的腹部和该一个或多个侧翼部分之间的一个或多个任意形状的过渡区域组成，这些层状元件配备有多个贯通孔。

根据现有技术用于生产气体的电化学工艺的方法是已知的；这同样也适用于在电解槽中使用的适宜的电极。其中，在本申请人所拥有的DE 19816334A1中描述了这些电极。所述专利描述了用于由碱金属卤化物水溶液生成卤素气体的一种电解槽。由于在电解液中产物气体生产期间的流动条件受到在膜/电极区的有害作用的影响，DE 19816334A1建议在朝向水平高度的倾斜位置处安装这些独立的百叶窗式（jalousieartigen）元件。因为在这些单独的层状元件下方聚集的气泡跟随向上的液流穿过由这种设计提供的开口，这种方法在该池内产生了一种侧向流动。

然而，DE 19816334A1没有提出以下问题的任何解决方案：即限定量的气体保留在这些百叶窗式元件的下面。由此，这些气泡的停留引起该电极接触的下降并且该膜表面区域的一个相当大的部分“被致盲（geblindet）”。致盲应理解为意味着该流体不能流动，这阻止了气体在这个区域产生。此外，这种气体停滞促成了“致盲”并且引起膜分离，这不可避免地导致在其他膜部分的电流密度的增加，使得该电池电压升高并且电流消耗增加。

为了消除“致盲”问题，EP 0095039揭示了在该电极的层状元件中提供交叉凹槽。然而，DE 4415146A1声明所述凹槽不足以防止“致盲”。因此DE 4415146A1建议在向下指向的该层状元件部分中提供多个孔或钻孔并且因此来增强气体出流。在此背景下没有解决的是，保留在接触区域附近的并且因此阻碍电解液流动的残余气体部分。

这个问题通过DE 102005006555A1的主题得到改善，由此这种“致盲”效应被减到最低。这是通过用于生产气体的电化学工艺的一种电解池的电解电极来实现的，安装后的该电极与一个离子交换膜面对面平行地定位并且由多个水平的层状元件组成，这些水平的层状元件被结构化并且是立体设计的、并且通过该层状元件的一个表面区段与该膜直接接触，所述层状元件具有多个沟槽和孔并且这些孔的大部分被安排在这些沟槽中，这类孔的完整的表面区域位于这些沟槽内或者延伸到这些沟槽内部。通过安装这种电极，与具有相似外部尺寸的常规电极相比，在电流密度为6kA/m²的情况下实现大于50mV的显著电压降低是可能的。

涉及到的缺点是这些沟槽产生了以构造上的隆起和凹陷为特征的一个表面区域，这是引起不利的气体停滞并且从而导致跨过该离子交换膜的不均匀的电流密度分布的原因。

本发明的目的是解决这个问题。这将可以通过提供没有上述缺点的一种电极来实现，并且一种用于根据本发明电极的操作方法将实现该电池电压的降低以及相应降低的电能需求。

出人意料地，通过DE 102005006555A1中描述的类型的一个简化设计实现了这个目的。

根据本发明，该目的通过使用一种用于生产气体的电化学工艺的电解池的电极来实现。安装后的该电极包括多个水平的层状元件，设计为一个平的C型轮廓的这些水平的层状元件由一个平的腹部和一个或多个侧翼部分、以及安排在该平的腹部与该一个或多个侧翼部分之间的一个或多个任意形状的过渡区域组成，这些层状元件配备有多个贯通孔以及一个没有结构上的隆起和凹陷的平表面区域，并且该平的腹部具有成行排列并且彼此对角地安排的多个贯通孔。

因为该电极是由通过有意的冷加工拉伸的立体设计的多个层状元件构成，本发明不同于例如由DE 69600860T2、DE 243256A1、以及DE 2630883A1提出的连续多孔板。这种弯曲增加该电极的稳定性并且提高与该膜接触的该表面区域的平面性。如在开始时引用的，这种类型的单个元件的组合是目前最先进的水平。

这些孔的对角安排保证该腹部的表面被最佳地利用，以便提供尽可能多的孔并且以这种方式实现气体停滞的进一步降低。任选地，这些侧翼部分也配备有贯通孔。

在本发明的一个优选实施方案中，如果该电极已经被安装在一个电解池中，则这些贯通孔被安排在相应的层状元件的、与该离子交换膜接触的接触区域中。这种安排用于在电解池的运行期间向该离子交换膜供应电解液的目的并且用来保证该气体排出流。