[发明专利]电解装置和用于操作电解装置的方法

说明书

本发明涉及一种电解装置，其包括至少两个电解池，所述至少两个电解池串联连接并且通过供应和排放系统连接在一起。每个电解池具有用于电解质的至少一个排放管线，并且每个电解池具有通向电解池的用于电解质的至少一个供应管线。根据本发明，至少一个排放管线(12)或至少一个供应管线设置有至少一个开口，电解质通过所述开口以具有液滴形成的至少暂时不连续的体积流(13)流出。由于形成液滴，流出的电解质溶液不再与液体收集器(20)中的液体(15)导电接触。由于流动管线暂时中断的这种效应，电阻显著增加，并且防止了排放系统与各个电解池之间的杂散流动。

本发明涉及一种电解装置和用于操作电解装置的方法，所述电解装置包括至少两个电解池，所述电解池串联连接并且通过供应和排放系统彼此连接，每个电解池包括用于电解质的至少一个排放管线，并且每个电解池包括通向电解池的用于电解质的至少一个进料管线，至少一个排放管线(排放管)或至少一个进料管线设置有至少一个孔，电解质通过所述孔以具有液滴形成的至少暂时不连续的体积流流出。

串联电连接并且通过共同的进料/排放系统彼此连接的电解池通常通过电解质在彼此之间具有电流(所谓的杂散电流)，这使电解的效率降低，促进腐蚀并引起不期望的二次反应，例如形成H₂。特别是在具有氧去极化阴极(所谓的ODC技术)的NaCl电解期间在阴极电解液系统中可以发现这些杂散电流。在电解装置的总电压高的情况下，出于安全原因(在O₂气氛中形成H₂)，杂散电流的最小化是至关重要的。

原则上，可以通过增加共同进料和排放中的电阻来减小杂散电流。这可以例如通过减小截面来实现。然而，这是有限的，原因在于待排放的电解质的特定体积流量。同样地，延长排放管引起杂散电流的减小。由于所述方法的性质，与常规NaCl技术相比，在NaCl ODC电池设计的情况下的排放系统更短，并且因此特别具有更高的杂散电流。然而，较长的排放系统通常不仅增加电阻，而且还增加外围设备的成本和必要的空间要求。用于增加电阻的替代系统特别是：向进料和/或排放系统中注入气体，使得发生气泡形成；或者是产生不连续体积流的自由旋转勺轮。然而，由于复杂的移动机构，这些系统不是成本中性的并且是维护密集型的。

DE 10 2005 027 735 A1描述了一种用于电解HCl的电化学电池，其中阴极半电池通过液体排放连接至液体收集器，插入压盖使液体排放管线延伸至收集容器中，插入压盖突出到收集容器中至使得液体排放的开口位于收集容器中的液面下方的程度。因此，在这种情况下，在阴极半电池中的电解质与液体收集器中的液体之间存在导电连接。

DE 10 2010 054 643 A1描述了一种电解装置，其具有复数个单独的电解元件并且其中电解质排放通向排放收集通道。该文献已经讨论了以下问题：在这样的电解装置的情况下，由于杂散电流而损失相对大比例的电流。为了减小杂散电流的比例，提出在其中分别使用螺旋管以将电解质储存容器连接至电解质进料并且将溢流连接至排放收集通道。

由DE 34 34 328 A1已知一种具有引言中提及的特征的电解装置。该文献描述了一种用于将运送电解质的收集管线与电化学电池堆的电解质空间直流隔离的方法。将电解质通过液滴部分从收集管线直接输送至电解质空间中，或者从电解质空间直接输送至收集管线中。其中描述的电解池包括由壁分隔开的两个气体空间。通过收集管线，将阳极电解液(盐溶液)以产生液滴的方式递送。然后将盐溶液通过穿孔条带(即二维结构)中的孔输送至分配槽中。这些孔彼此平行并且在板中形成通道，使得多个分开的液滴部分以分别垂直的取向形成。

DE 34 34 328还提出了一种变型，其中电解质通过收集管线进入，然后通过被称为具有开口的管件的装置喷射，然后撞击在电池堆的条带上，所述条带同样设置有开口。然而，该管件在其包括孔的区域中水平延伸，使得电解质也在该管件中水平流动。因此，在管中没有形成产生可能可变的流体静压的液面。由于开口基本上位于管圆周的向下指向的区域中，因此电解质直接向下排出，或者在液滴部分中没有经历显著的方向变化。