(57)【要約】本発明は、電解液を収容するように設計された電極室（１７）を含む、塩化アルカリ水溶液から塩素を調製するための電気化学半槽に関する。前記半槽はまた、ガス拡散電極（５）によって電極室（１７）から分離された幾つかのガスポケット（２６、２７、２８、２９）をも含む。本発明は、前記半槽が、ガスポケット（２６、２７、２８、２９）を支持するために、表面全体にわたってポケット（２６、２７、２８、２９）の後壁（２０）に隣接するかまたは前記ガスポケット（２６、２７、２８、２９）の後壁（２０）を形成する支持要素（２１）を含むことを特徴とする。
2005506453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液供給部（１１）および電解液排出部（１４）を有する、電解液を受容するための電極空間（１７）と、
複数のガスポケット（２６、２７、２８、２９）から形成され、最下部のガスポケット（２６）がガス供給部（１２）を有して成る、ガスを受容するためのガス空間と、
二つのガスポケット（２６、２７）を相互に接続する接続通路（７）であって、そこを通して下部ガスポケット（２６）から出口開口（１０）を介して出てくるガスがその上のガスポケット（２７）内に入口開口（９）を介して流入するように構成された接続通路（７）と、
前記電極空間（１７）を前記ガスポケット（２６、２７、２８、２９）から分離するガス拡散電極（５）と、
を少なくとも備えて成る、特にアルカリ金属塩化物の水溶液から塩素を製造するための電気化学半要素において、
前記ガスポケット（２６、２７、２８、２９）の後壁（２０）に対しその表面全体に押支され、または前記ガスポケット（２６、２７、２８、２９）の後壁（２０）を形成して成る、前記ガスポケット（２６、２７、２８、２９）を支持するための支持要素（２）
を特徴とする電気化学半要素。
【請求項２】
前記支持要素（２）が井戸（ｗｅｌｌ）のように形成されることを特徴とする、請求項１に記載の電気化学半要素。
【請求項３】
前記支持要素（２）が特に溶接によって前記半要素の半シェル（１）に不動に接続されることを特徴とする、請求項１または２の一項に記載の電気化学半要素。
【請求項４】
前記支持要素（２）が、一つまたはそれ以上のベアリング要素（２１）を介して、特に電気的に導通可能に半シェル（１）に接続されることを特徴とする、請求項１から３の一項に記載の電気化学半要素。
【請求項５】
前記ベアリング要素（２１）が台形の輪郭を描く断面のまたはＺ形の輪郭を描く断面であることを特徴とする、請求項４に記載の電気化学半要素。
【請求項６】
前記接続通路（７）が前記支持要素（２）に配設されることを特徴とする、請求項１から５の一項に記載の電気化学半要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリ金属塩化物の水溶液から塩素を電気化学的に製造するための電気化学半要素に関する。
【０００２】
アルカリ金属塩化物の電解におけるガス拡散電極の酸素消費カソードとしての使用は、例えばＥＰ−Ａ−０７１７１３０に提示されているようなガスポケットの形を取る、ガス拡散電極の正面における水酸化ナトリウム溶液の高さ依存圧力とガス拡散電極の背後における酸素の一定圧力との間の圧力補償により、有利に達成される。
【０００３】
ＤＥ１９６４６９５０では、ガスポケットは、それらを半槽の半シェルハウジングから個々に取り外すことができるように構成される。これは、半槽の全構成部品を例えば運用変更のために交換する場合に、全構成部品を、特にガスポケットをそれらのガス供給部およびガス排出部と共に、個別に分解して再び組み立てなければならないという欠点を有する。これは電解装置の不必要に長い運転停止時間を導く。
【０００４】
本発明の目的は、ガスポケットの交換を簡素化する、アルカリ金属塩化物、特に塩化ナトリウムの水溶液から塩素を製造するための電気化学半槽を提供することである。
【０００５】
本発明に従って、該目的は請求項１に記載の特徴によって達成される。
【０００６】
電気化学半槽は、電解液を受容するための電極空間を有する。さらに、電気化学半槽は、少なくとも一つのガス拡散電極によって電極空間から分離された複数のガスポケットを有する。適切な場合、ガスポケット毎に一つのガス拡散電極を設けることも可能である。本発明では、少なくとも二つのガスポケットが共通支持要素によって支持される。それはガスポケットの後壁に対しその表面全体に押支され、かつ／またはガスポケットの後壁を形成する。この場合、半槽内の本発明に係る支持要素は、ガス拡散電極とイオン交換膜との間の電極空間を後部空間から分離し、電極空間および後部空間は支持要素における一つまたはそれ以上の開口を介して相互に接続される。
【０００７】
本発明の利点は、支持要素がガスポケットと共にモジュールを形成し、このモジュールを半槽の半シェルハウジング内に挿入し、特に溶接によってそれに接続することができることである。複数の個別ガスポケットを接続する必要が無くなり、代わって支持要素およびガスポケットを含むモジュールを半シェルに接続することにより、ガスポケットの設置はかなり簡素化される。
【０００８】
単純な実施形態では、支持要素は、好ましくはニッケルまたはニッケル合金製の導電性プレートである。また、フレーム状の支持要素を使用することも考えられるが、これはプレート形の支持要素より機械的安定性が低く、したがってあまり有利ではない。
【０００９】
本発明に係る支持要素は、ガスポケットの後壁を形成することが好ましい。しかし、ガスポケットを支持要素とは完全に独立して形成し、個々のガスポケットまたは複数のガスポケットをまとめて支持要素から分離し、かつ／またはそれから取り外すことができるように、支持要素に解放自在に接続することも可能である。
【００１０】
さらなる好適な実施形態では、支持要素がガスポケットを完全に適応するように、支持要素を井戸（ｗｅｌｌ）形に設計する。この場合、支持要素の側壁が、電気化学半槽の半シェルのリム上に緩く載置されたリムを持つことが特に好ましい。
【００１１】
本発明の特に好適な実施形態では、支持要素は一つまたはそれ以上のベアリング要素を介して特に電気的に導通可能にハウジングに接続される。この場合、例えばＥＰ−Ａ−１０４１１７６に記載されているように、低抵抗の導電性接続を使用することが好ましい。使用するベアリング要素は、半シェルの後壁に取り付けられた例えば台形またはＺ形の輪郭を描く断面である。
【００１２】
本発明を以下で、好適な実施形態に基づき、かつ添付の図面を参照しながら、さらに詳述する。
【００１３】
ガス空間は、カスケード構成に相互に重ねて配置された二つまたはそれ以上のガスポケット２６、２７、２８、２９に分割することができる（図１および２）。ガスポケット２６、２７、２８、２９は通常相互に分離され、底部が電解液に向かって開放される。ガスポケット２６、２７、２８、２９からのガスは出口開口１０を介して、半要素１８のガスポケット２６、２７、２８、２９の背後に位置する後部空間に進む。このやり方で、ガスポケット２６、２７、２８、２９内の圧力は、電解液への出口開口１０を介して、ガス拡散電極５とイオン交換膜４との間に位置する電極空間１７の対応部分における電解液の液柱の圧力と平衡状態に維持される。それぞれのガスポケット２６、２７、２８、２９へのガスの供給またはそこからのガスの排出は、ガス入口開口９または出口開口１０を介して行なわれる。最下部のガスポケット２６へのガスの供給は、例えば連結片または入口１２を介して直接行なわれる。
【００１４】
ガスは最下部のガスポケット２６から出口開口１０を介して半要素の後部空間１８に進む。ここで、ガスはガス捕集装置、例えばガスベル（ｇａｓｓ  ｂｅｌｌ）７によって捕集され、ガス入口開口９を介して、その上のガスポケット２７内に進む。ガスポケット２７から、ガスは再びガス出口開口１０から外に出て、ガスベル７を介して、上のガスポケット２８内に進む。ガスベル７は、本発明に係る井戸形支持要素２の外側に配設される。
【００１５】
電解液は例えば半要素の底部の分配管１１によって導入され、次いで半要素内で上方に流動する。電解液はまた、補償開口１３を通して電極空間１７にも流入する。電極空間１７内で電解液は、それが溢流開口６に達するまで上方に流動する。電解液は溢流開口６を介して、ガスポケット２６、２７、２８、２９の背後の半要素空間１８内に進み、そこから出口１４を介して、例えば立て管（ここでは図示せず）を介して半要素から排出することができる。
【００１６】
ガス拡散電極５は例えばウェブ１６位置で半シェル１に電気的に導通可能に接続される。これは、例えばＤＥ−Ａ−１９６２２７４４に記載するように、低抵抗で達成されなければならない。この低抵抗取付けの可能な変形の一つがＥＰ−Ａ−１０４１１７６に記載されており、例えばレーザ溶接によって達成することができる。
【００１７】
第一実施形態を図３に示す。この事例では、一例として、半シェル内に挿入され、かつ半シェルの側壁で半シェルに例えば溶接によって接続されたプレートが、支持要素２を形成する。プレートはこの例ではベアリング要素２１を介して半シェル１に接続される。ガス捕集装置７ならびにガス供給開口およびガス出口開口は、後部空間でプレートに取り付けることができる。
【００１８】
別の代替例を図４に示す。井戸形支持要素２は、図４に示すように、半シェル１内にはめ込むことができる。井戸または支持要素２は、ベアリング要素２１として台形またはＺ形の輪郭を描く断面を介して半シェルに不動に接続される。接続は、例えば溶接またははんだ付け継手など、従来形の接触によって達成することができる。さらに、井戸２は半シェル１にその側壁で接続される。後部空間で、ガス捕集装置７ならびにガス供給開口およびガス出口開口を、井戸２の後壁２０の外側１９に配設することができる。
【００１９】
図５および６に示すように、井戸は、それを半シェル１のリム２３に緩く載置してベアリング要素２１を介して半シェル１に接続するように設置することが特に好ましい。接続は低抵抗を持たなければならない。これは、例えば溶接、はんだ付け、または締付け結合によって達成することができる。
【００２０】
半シェル１の後部空間に対するガスポケット２６、２７、２８、２９の密封は、半シェル１をイオン交換膜４と共に封止するシール３によって達成される。
【００２１】
別の設計変形を図７に示す。この事例では、井戸２の背後の空間は、ガス捕集装置と、電解液の供給および分配部と、半シェルからのガス／電解液排出部とをその中に設置することができるように、半シェル内で形成してベアリング要素として働く専用の金属薄板構造体２２によって包囲される。ベアリング要素２２は、例えば溶接シーム２５によってかつウェブ２４を介して支持要素２として働く部品に接続される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、電気化学半槽の図式的縦断面図を示す。
【図２】図２は、図１に示した半槽の図式的横断面図を示す。
【図３】図３は、ハウジング内に配設された支持要素の第一実施形態からの図式的抜粋図を示す。
【図４】図４は、ハウジング内に配設された支持要素の第二実施形態からの図式的抜粋図を示す。
【図５】図５は、ハウジング内に配設された支持要素の第三実施形態からの図式的抜粋図を示す。
【図６】図６は、図５に示した実施形態からの図式的抜粋遠近図を示す。
【図７】図７は、ハウジング内に配設された支持要素の第四実施形態からの図式的抜粋図を示す。
【国際公開パンフレット】
2005506453.tif 000003
2005506453.tif 000004
2005506453.tif 000005
2005506453.tif 000006
2005506453.tif 000007
2005506453.tif 000008
2005506453.tif 000009
2005506453.tif 000010
2005506453.tif 000011
2005506453.tif 000012
2005506453.tif 000013
2005506453.tif 000014
2005506453.tif 000015
2005506453.tif 000016
2005506453.tif 000017
2005506453.tif 000018
2005506453.tif 000019
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2005506453.tif 000020
2005506453.tif 000021
【国際調査報告】
2005506453.tif 000022
2005506453.tif 000023
2005506453.tif 000024
2005506453.tif 000025