[其他]電解槽及其工作方法

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• 申請號: 101985000008119
• 申請日: 1985-11-04
• 公開（公告）號: CN1003245B
• 公開（公告）日: 1989-02-08
• 發明（設計）人: 理查德·尼爾·比瓦
• 申請（專利權）人: 陶氏化學公司
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 余剛

本文提出一種電解槽，它包括一個電解槽框架，其中至少包括兩個用薄膜使其相互隔離的電極室。在電解槽工作期間，至少一個所提供的電極區設有至少一個容納一部分薄膜的空隙。在電解槽中保持一個電極室中的壓力高于另一個電極室的壓力，從而使薄膜被壓向容納薄膜的空隙，而消除了薄膜中的任何皺紋。

本發明涉及電解槽及其工作方法。更具體地說，本發明涉及薄膜型電解槽及其所用薄膜的繃緊方法。

“薄膜型”電解槽在工藝上是眾所周知的。這種薄膜型電解槽采用一種不同于隔板的薄膜，它使含有陽極電解液的陽極室與含有陰極電解液的陰極室相互隔開。該薄膜一般呈片狀，用含氟聚合物離子交換材料制成，這種材料可以在實際不滲水的情況下傳送電解液離子。而用石棉制成的隔板實際上不能完全隔絕含水電解質溶液。

采用薄膜的電解槽包括單極型電解槽和雙極型電解槽，其中包括壓濾式電解槽。例如美國專利No：4108742和No：4111779所闡述的典型的雙極電解槽。雙極電解槽一般包括其中有一個陽極的陽極室，以及其中有一個陰極的陰極室的重復單元，陽極室和陰極室被薄膜隔開。這種電解槽一般采用鹽的水溶液作電解液，例如用于生產氯氣和堿金屬氫氧化物的堿金屬氯化物鹽類。

當電解槽采用一種離子交換薄膜時，最好使電極室之間的薄膜保持繃緊狀態，以便使它可提供一個規則的平滑表面并盡量減少薄膜的皺紋。由于薄膜易于吸水，所以在薄膜內部和表面會形成皺紋，因而在薄膜裝入電解槽并在電解槽工作條件下與電解液接觸之后，薄膜會按一定的百分率膨脹。膨脹的程度與電解液中的含水量有關。薄膜的膨脹會降低它在電解槽中兩電極室之間的張力或緊固度，并在薄膜表面形成皺紋。例如在氯氣和堿的生產中，薄膜表面形成的皺紋在電解過程中會聚集氣泡，即氯和氫。這些被聚集的氣泡使電解槽的電阻和功率消耗增加，從而使電解槽的效率降低。

除了聚集氣泡的問題之外，松散式擴張的薄膜在電解槽工作過程中會在電極室之間過分地振動，并由于機械磨損最終將會導致薄膜的損壞。而眾所周知，薄膜裂紋首先就是從皺紋之處開始的，裂紋導致電極室之間電解液的泄漏，從而導致電解槽產物的污染并降低了電解槽的功能。裂紋也會產生在多層薄膜的阻擋層上，其結果將使離子進行反遷移，例如OH^-向陰極遷移，從而導致電解槽效率的損失。

試圖解決上述薄膜皺紋問題的方法，是在薄膜插入電解槽的電極室之前就預先將薄膜加以處理。例如在美國專利No：4376030中所闡述的，在將薄膜裝入電解槽之前，預先將其浸漬在某種溶劑中，然后經過空氣干燥，以盡量減少薄膜的膨脹，進而在電解槽的真正工作過程中減少薄膜的膨脹和皺紋。然而，我們還要求在薄膜型電解槽中進一步減少薄膜的膨脹和皺紋。

本發明提供了一種電解槽，它包括一個有多個電解液室的電解槽框架，其中每個室至少有一對電極，該對電極包括一個陽極和一個陰極，且每對電極有一層置于陽極和陰極之間的不滲水薄膜，它把每個電解液室分為陽極電解液部分和陰極電解液部分，電解液室有一確定的空隙，用來在電解槽工作期間容納一部分薄膜。

本發明還涉及一種繃緊電解槽薄膜的方法，其中，該電解槽包含一個由多個電解液室所組成的電解槽框架，每個電解液室至少含有一對電極，其中包括一個陽極和一個陰極，且每對電極都有一層置于陽極和陰極之間的不滲水薄膜，它把每個電解液室分為陽極部分和陰極部分，其特征在于，所提供的該電解液室設有容納一部分薄膜的空隙，并在電解液室的至少一個部分保持較高的壓力（該部分不含有容納薄膜的空隙）所以薄膜被壓向電極并進入容納薄膜的空隙，以使薄膜保持繃緊狀態。本發明的實施例示于下列圖中，圖中所用的同一引號表示相同的組件。

圖1是本發明的一個電極-薄膜組件的俯視剖面圖。

圖2是本發明的一個實施例的俯視剖面圖，它表示設有電極-薄膜組件的電解槽的一部分。

圖3是本發明另一種實施例的俯視剖面圖，它表示設有電極-薄膜組件的電解槽的一部分。

圖4是本發明的一種實施例的透視圖，它表示在一個電極框架單元中的一個電極。

圖5是本發明的另一種實施例的透視圖，它表示在一個電極框架單元中的一個電極的兩部分。