[其他]电解槽及其工作方法

说明书

本文提出一种电解槽，它包括一个电解槽框架，其中至少包括两个用薄膜使其相互隔离的电极室。在电解槽工作期间，至少一个所提供的电极区设有至少一个容纳一部分薄膜的空隙。在电解槽中保持一个电极室中的压力高于另一个电极室的压力，从而使薄膜被压向容纳薄膜的空隙，而消除了薄膜中的任何皱纹。

本发明涉及电解槽及其工作方法。更具体地说，本发明涉及薄膜型电解槽及其所用薄膜的绷紧方法。

“薄膜型”电解槽在工艺上是众所周知的。这种薄膜型电解槽采用一种不同于隔板的薄膜，它使含有阳极电解液的阳极室与含有阴极电解液的阴极室相互隔开。该薄膜一般呈片状，用含氟聚合物离子交换材料制成，这种材料可以在实际不渗水的情况下传送电解液离子。而用石棉制成的隔板实际上不能完全隔绝含水电解质溶液。

采用薄膜的电解槽包括单极型电解槽和双极型电解槽，其中包括压滤式电解槽。例如美国专利No：4108742和No：4111779所阐述的典型的双极电解槽。双极电解槽一般包括其中有一个阳极的阳极室，以及其中有一个阴极的阴极室的重复单元，阳极室和阴极室被薄膜隔开。这种电解槽一般采用盐的水溶液作电解液，例如用于生产氯气和碱金属氢氧化物的碱金属氯化物盐类。

当电解槽采用一种离子交换薄膜时，最好使电极室之间的薄膜保持绷紧状态，以便使它可提供一个规则的平滑表面并尽量减少薄膜的皱纹。由于薄膜易于吸水，所以在薄膜内部和表面会形成皱纹，因而在薄膜装入电解槽并在电解槽工作条件下与电解液接触之后，薄膜会按一定的百分率膨胀。膨胀的程度与电解液中的含水量有关。薄膜的膨胀会降低它在电解槽中两电极室之间的张力或紧固度，并在薄膜表面形成皱纹。例如在氯气和碱的生产中，薄膜表面形成的皱纹在电解过程中会聚集气泡，即氯和氢。这些被聚集的气泡使电解槽的电阻和功率消耗增加，从而使电解槽的效率降低。

除了聚集气泡的问题之外，松散式扩张的薄膜在电解槽工作过程中会在电极室之间过分地振动，并由于机械磨损最终将会导致薄膜的损坏。而众所周知，薄膜裂纹首先就是从皱纹之处开始的，裂纹导致电极室之间电解液的泄漏，从而导致电解槽产物的污染并降低了电解槽的功能。裂纹也会产生在多层薄膜的阻挡层上，其结果将使离子进行反迁移，例如OH^-向阴极迁移，从而导致电解槽效率的损失。

试图解决上述薄膜皱纹问题的方法，是在薄膜插入电解槽的电极室之前就预先将薄膜加以处理。例如在美国专利No：4376030中所阐述的，在将薄膜装入电解槽之前，预先将其浸渍在某种溶剂中，然后经过空气干燥，以尽量减少薄膜的膨胀，进而在电解槽的真正工作过程中减少薄膜的膨胀和皱纹。然而，我们还要求在薄膜型电解槽中进一步减少薄膜的膨胀和皱纹。

本发明提供了一种电解槽，它包括一个有多个电解液室的电解槽框架，其中每个室至少有一对电极，该对电极包括一个阳极和一个阴极，且每对电极有一层置于阳极和阴极之间的不渗水薄膜，它把每个电解液室分为阳极电解液部分和阴极电解液部分，电解液室有一确定的空隙，用来在电解槽工作期间容纳一部分薄膜。

本发明还涉及一种绷紧电解槽薄膜的方法，其中，该电解槽包含一个由多个电解液室所组成的电解槽框架，每个电解液室至少含有一对电极，其中包括一个阳极和一个阴极，且每对电极都有一层置于阳极和阴极之间的不渗水薄膜，它把每个电解液室分为阳极部分和阴极部分，其特征在于，所提供的该电解液室设有容纳一部分薄膜的空隙，并在电解液室的至少一个部分保持较高的压力（该部分不含有容纳薄膜的空隙）所以薄膜被压向电极并进入容纳薄膜的空隙，以使薄膜保持绷紧状态。本发明的实施例示于下列图中，图中所用的同一引号表示相同的组件。

图1是本发明的一个电极-薄膜组件的俯视剖面图。

图2是本发明的一个实施例的俯视剖面图，它表示设有电极-薄膜组件的电解槽的一部分。

图3是本发明另一种实施例的俯视剖面图，它表示设有电极-薄膜组件的电解槽的一部分。

图4是本发明的一种实施例的透视图，它表示在一个电极框架单元中的一个电极。

图5是本发明的另一种实施例的透视图，它表示在一个电极框架单元中的一个电极的两部分。