180463. lajstromszámú szabadalom • Eljárás halogének és alkáliféme-hidroxidok előállitására alkálifém-halogenidek elektrolizise utján.
15 180463 16 függően. Az anódon ezután az OH - -anionok elektrokémiai oxidációja útján oxigén képződik a következő egyenlet szerint: 40H“ 2HaO + 02 t + 4e” Az oxigén térfogatszázaléka, amely a lúgvándorlás következtében keletkezik az anódon, körülbelül fele a lúg súlyszázalékának. Abban az esetben tehát, ha 5—30 súly% lúg vándorol az anódhoz, akkor ott 2,5—15 térfogat % oxigén fejlődik. Amennyiben egy olyan rétegelt vagy más membránt alkalmazunk, amelyben a membrán katódoldala egy nagy egyenértéksúlyú, csekély víztartalmú film, amely megnövekedett mértékben képes taszítani az anionokat (hidroxil-ionoikat), akkor a lúgnak az anódhoz való vándorlása korlátozható. Ezenkívül az oxigénfejlődés az anódon a sóoldat megsavanyításával tovább csökkenthető. A megsavanyított sóoldat H +-ionjai egyesülnek a hidroxilionokkal és ez megakadályozza a hidroxilionok oxidációját. Az oxigénfejlődés egy nagyságrenddel vagy ennél nagyobb mértékben (5—10 térfogat% oxigénről 0,2—0,4 térfogat%ra) csökkenthető, ha legalább 0,25 mól HCl-t adunk a sóoldathoz. Amennyiben a HCl-koncentráció 0,25 mólnál kisebb, az oxigénfejlődés 0,2—0,4 térfogat°/o-ról gyorsan a szokásos, megsavanyítás nélkül fejlődő mennyiségre, például 5—10 térfog,at%-ra növekszik. Az eljárás kedvező kivitelezéséhez a sóoldatnak nagyon tisztának kell lennie, például a Ca++- és Mg++-tartalom csak csekély lehet, általában 0,5 ppm értéken vagy ez alatt kell tartani annak érd-ekében, hogy a kalcium- és magnéziumionok felvétele miatt a membrán romlását elkerüljük. Abban az esetben, ha ezeknek az ionoknak a koncentrációja 20 ppm fölé emelkedik, akkor néhány napon belül ez károsan befolyásolja a cella teljesítőképességét. A sóoldatot tehát tisztítani kell, hogy a kalcium- és magnéziumionok mennyiségét 2 ppm, előnyösen 0,5 ppm alatt tartsuk. 325 mA/cm2-nél a kötött elektródás cellák üzemfeszültsége 2,9—3,6 Volt tartományban van az elektródösszetétel szerint, és a bevitt sóoldatot előnyösen 80—90 °C hőmérséklet-tartományban tartjuk, mivel a oellafeszültség és a cella összhatásfoka nagyobb üzemi hőmérsékleteken jelentősen megjavul, például egy teflonkötésű ruténium/iridium-elegy redukált oxidjaiból készült elektródával ellátott cellát különböző hőmérsékleteken 325 mA/cm2 áramsűrűséggel üzemeltettünk. A oellafeszültség 90 C°-on 3,02 Volt volt és 35 °C-on a cellafeszültség 3,6 Voltra emelkedett. A cellának 90 °C-on 215 mA/cm2 áramsűrűségnél 2,6 Volt cellafeszültségre volt szüksége. Az utóbb említett áramsűrűségnél a cellafeszültség 35 °C-on 3,15 Voltra növekedett. Egy 80—90 °C-os hőmérséklettartomány az összteljesítmény tekintetében előnyös. Jóllehet a cellafeszültség kisebb áramsűrűségeknél csökken, mégis előnyben részesítjük a 325 mA/cm2 áramsűrűséggel való üzemeltetést, mivel a beruházott tőke vonatkozásában gazdaságosabb üzemeltetés válik lehetővé, például egy berendezés nagysága és költségei tekintetében avégett, hogy naponta megadott tonna klórt és/'vagy lúgot állítsunk elő. A cellát olyan anyagokból állítjuk elő, amelyek az anolitkamrában sóoldattal és klórral szemben, a katolitkamrában pedig nagytöménységű lúggal és hidrogénnel szemben ellenállók vagy közömbösek. A cella véglapjait ezért tiszta titánból vagy korrózióálló acélból állíthatjuk elő, tömítésként pedig töltött kaucsukot, így EPDM-t használhatunk. Az anódáramgyűjtők platinázott niobiumhálóból, feszített titánhálóból készülhetnek, amelyek RuOx-el, IrO^-el, az előzőekben említett ritkafémek oxidjaival vagy ezek elegyeivel lehetnek bevonva és egy titánlapra vannak erősítve, de készíthetők nemesfémmel vagy nemesfémoxiddal bevont hálóból is, amely egy palládium/titán-lapra van erősítve. A katódáramgyűjtő egy nikkelből, folytacélból vagy korrózióálló acélból készült lap lehet, amellyel egy korrózióálló acélból készült háló van összehegesztve, vagy egy olyan lap lehet, amellyel egy nikkelháló van összekötve. Más anyagok, így grafit, amelyek lúgállóak vagy közömbösek, és hidrogénnek ellenállnak, szintén alkalmazhatók katódáramszedők előállításához. A találmányt a következőikben kiviteli példákon közelebbről is bemutatjuk. Példák Olyan cellákat készítettünk és vizsgáltunk, amelyek ioncserélő membránokkal és teflonkötésű redukált nemesfémoxidot tartalmazó elektródokkal vannak ellátva, amelyek a membránba be vannak ágyazva, annak érdekében, hogy különböző paramétereknek a cella hatásosságára való befolyását bemutassuk a konyhasóoldatelektrolízisnél, és különösen azért, hogy a oella üzemfeszültségi jellemzőit szemléltessük. Az I. táblázat redukált nemesfémoxidok különböző kombinációinak a cellafeszültségre gyakorolt hatását szemlélteti. A cellák olyan elektródokkal vannak felszerelve, amelyek redukált nemesfémoxidotk különböző jellegzetes kombinációival 'rendelkeznek, amelyet teflonrészecskékkel kötöttek és 0,15 mm vastagságú kationos ioncserélő membránba vannak beágyazva. A cellát 325 mA/cm2 áramsűrűséggel 90 C°-on, 200—2000 m! perc bevezetési sebesség mellett 5 mólos bevitt sóoldat-konoentráció alkalmazásával üzemeltetjük. Egy, a technika állása szerinti cellát is készítettünk, amely egy mérés szerint stabilizált anódot tartalmaz a membrántól meghatározott távolságban, és egy korrózióálló acélból készült katódhálóval van ellátva hasonló módon bizonyos távolságban. A kontrolloellát azonos körülmények között üzemeltettük. Az I. táblázatban feltüntetett adatokból kitűnik, hogy a találmány szerinti eljárásnál a cellafeszültségek 2,9—3,6 Volt tartományban vannak. A technika állása szerinti cellával, a 4. szá-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 8 S
