專利名稱：制造流過電解池的電解質(zhì)室的均勻流的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造流過電解池的電解質(zhì)室的均勻流的方法，并涉及電解池。
電解在化學(xué)工業(yè)中非常重要。使用電解的領(lǐng)域的例子是通過氯堿電解或氯化氫電解合成氯、鉻酸的電解生成、連二亞硫酸鈉的電化學(xué)生產(chǎn)和電化學(xué)水凈化和為獲得純金屬而進(jìn)行的金屬沉淀。
對于大量的電化學(xué)電池，需要提供活性表面積大于其純幾何尺寸的電極表面。
這方面最突出的例子見于燃料電池技術(shù)。在聚合物電解質(zhì)燃料電池中，例如，活性電極面包括以炭黑為基礎(chǔ)的氣體擴(kuò)散層，其通過特殊方法活化，用離子交聯(lián)聚合物飽和并疏水化，以為氣體提供比氣體擴(kuò)散層的尺寸大得多的反應(yīng)面積。
在有機(jī)電化學(xué)中，例如，特別是對于中間過程，即對于反應(yīng)溶液中存在少量電催化活性氧化還原體系的過程，使用由毛氈制成的電極提高電極的活性表面積。在電酶促反應(yīng)中也使用類似的安排。例如，對于甕染料的電化學(xué)反應(yīng)，使用包含由多層組合網(wǎng)絡(luò)層構(gòu)成的陰極的多陰極電池。
在配有陽極柵的特殊攪拌反應(yīng)器中將糖氧化成糖酸。
使用具有肋狀結(jié)構(gòu)以提高通過量的陰極將鄰苯二甲酸還原成二氫鄰苯二甲酸。
已經(jīng)對氧化鎳催化反應(yīng)開發(fā)出所謂的Swiss卷電池。其中，陽極和陰極螺旋盤繞。
活性表面積大于其純幾何尺寸的電極通常被稱作三維電極。
將具有大表面積的材料的層預(yù)涂到電極基材上，這種安排也是已知的。
對于有機(jī)和無機(jī)電解，由金屬玻璃條構(gòu)成的薄層狀設(shè)計(jì)也是已知的。
這種三維電極用在無機(jī)電解中，例如，目的是使痕量金屬從流出物中沉淀。為此，例如，使用氈制電極或粒子床電極。
例如，網(wǎng)絡(luò)狀設(shè)計(jì)形式的電極可用于連二亞硫酸鈉的生產(chǎn)。
目前使用的電解池的缺點(diǎn)是，電極面上的流體力學(xué)，也就是液體/氣體混合物的兩相流僅不充分地受到整個(gè)電極和電解質(zhì)室的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的限制。在燃料電池中，例如，氣體進(jìn)料由所謂的流場準(zhǔn)確地建立，但液相的形成是令人擔(dān)憂的現(xiàn)象，因?yàn)槠鋰?yán)重干擾了氣體供應(yīng)以及電位分布和電流密度分布。這種干擾會(huì)造成電池毀壞。
使用流場的整個(gè)電極和電解質(zhì)室的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)在有些情況中相對較不重要，例如在按照膜方法的氯堿電解中，其中釋放出氣體的兩個(gè)柵極相對，同時(shí)用膜隔開。由氣泡釋放產(chǎn)生的大型泵效果確保在兩個(gè)電解質(zhì)室中充分的等分布。強(qiáng)的和受限的電解質(zhì)循環(huán)都是不需要的。
對于以高通過量下的高選擇性為關(guān)鍵質(zhì)量的電解池，在沒有受限流體力學(xué)的情況下在電解池中產(chǎn)生問題。為了避免死區(qū)——在其中不受控制地形成第二成分，以及為了實(shí)現(xiàn)電極表面的最佳利用，必須確保反應(yīng)液體在電解質(zhì)室中的最均勻分布，以確保最均勻的電流密度分布。為此，還必須控制電極表面附近外部的液流。死區(qū)的例子是氣墊(也就是靜止氣泡)或沒有液體流過的區(qū)域。這些區(qū)域，例如，是由于在流路中障礙物處的渦流形成、逆流或滯流而產(chǎn)生的。
當(dāng)在膜電解池中使用通流多孔電極時(shí)，陽極電解液室和陰極電解液室的不均勻壓力分布會(huì)導(dǎo)致流過電解質(zhì)的旁路，它是在膜和多孔電極之間形成的。這造成通過量的降低。在是通流電極的情況下，術(shù)語旁路在此是指流經(jīng)電極而非穿過電極的流體。
根據(jù)US 4,204,920，在是膜電解池的情況下，已知在陽極電解液室中設(shè)定比在陰極電解液室中高的壓力，從而將膜從陽極推向陰極。
但是通過對陽極電解液室和陰極電解液室設(shè)定不同的背壓，不能實(shí)現(xiàn)窄的停留時(shí)間分布，因此不能實(shí)現(xiàn)流過橫截面的均勻流，而這對于電解質(zhì)室中的均勻轉(zhuǎn)化是必須的。
本發(fā)明的目的是提供確保流過電解池的電解質(zhì)室的均勻流、并因此確保窄的停留時(shí)間分布的方法。
通過制造流過電解池的電解質(zhì)室的均勻流的方法實(shí)現(xiàn)該目的，在該方法中，通過合適的設(shè)計(jì)手段實(shí)現(xiàn)與平均流速的小于1％至25％的最大偏差。
電解池優(yōu)選由至少兩個(gè)電解質(zhì)室形成。在這種情況下，至少一個(gè)電解質(zhì)室是陽極電解液室，至少一個(gè)電解質(zhì)室是陰極電解液室。陽極電解液室和陰極電解液室分別相鄰，并通過至少一個(gè)膜互相分隔。
優(yōu)選通過設(shè)定附加壓降實(shí)現(xiàn)與平均流速的最大偏差。這優(yōu)選為電解質(zhì)室入口區(qū)中壓差(也就是，如果沒有施加附加壓降，入口區(qū)的進(jìn)料口與電解質(zhì)室中電極之間的入口區(qū)的壓降)的1至10倍。當(dāng)進(jìn)入電解質(zhì)室入口區(qū)的進(jìn)料是下述情形時(shí)，按照公式(1)計(jì)算進(jìn)入的容積流量在入口區(qū)大致均勻地分布到具有相反的主要流向的兩個(gè)分流中ΔpDV=|pdyn+ΔpV|(A+1)2-1-ΔpE---(1)]]>這里，電解質(zhì)室的寬度是與電解質(zhì)室中的主流方向垂直地、并與電場的主要方向垂直地延伸的維度(間隙寬度)。
當(dāng)以與上述類型不同的方式安排進(jìn)料時(shí)，按照公式(2)進(jìn)行計(jì)算ΔpDV=|pdyn-ΔpV|(A+1)2-1-ΔpE---(2)]]>當(dāng)相對于電解質(zhì)室的寬度與電解質(zhì)室橫向地組織進(jìn)料時(shí)，這特別適用。
其中ΔpDV＝附加壓降，ΔpV＝入口區(qū)的摩擦壓降，pdyn＝入口區(qū)的動(dòng)壓
ΔpE＝電解質(zhì)室中的總壓降，且A＝與平均流速的最大偏差，0代表無偏差，1代表100％偏差。
在此，“相對于電解質(zhì)室在中心”是指在與電極流入側(cè)上的流向垂直的橫截面的中央。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，通過減壓元件(也就是由其獲得附加壓降的設(shè)計(jì)手段)在電解質(zhì)室的入口和/或出口區(qū)中產(chǎn)生附加壓降。在此，入口區(qū)是電解質(zhì)區(qū)的進(jìn)料口與電極之間的區(qū)域。一般而言，如果進(jìn)料沒有在流向上與電解質(zhì)室對齊，則相對于電解質(zhì)室的橫截面增寬流動(dòng)橫截面并使該流體偏離以通過電解質(zhì)室。相應(yīng)地，出口區(qū)是電極與電解質(zhì)室的出料口之間的區(qū)域。例如，入口區(qū)可以設(shè)計(jì)成分布器，出口區(qū)設(shè)計(jì)為收集器。減壓元件優(yōu)選使得流動(dòng)橫截面降低。在優(yōu)選實(shí)施方式中，減壓元件是電解質(zhì)室入口區(qū)和/或出口區(qū)中的固定裝置。
入口區(qū)和/或出口區(qū)中的減壓元件補(bǔ)償了流速差，例如由于入口區(qū)或出口區(qū)中的壓力梯度而產(chǎn)生的流速差。例如，壓力梯度因?yàn)槿肟趨^(qū)的進(jìn)料口被設(shè)置為與在電極中的流向垂直而產(chǎn)生。因此，液體在入口區(qū)偏轉(zhuǎn)。入口區(qū)在進(jìn)料口的對側(cè)上關(guān)閉。液體首先在進(jìn)料口確定的方向上流動(dòng)。液體在進(jìn)料口的對側(cè)上停滯，這提高了壓力。然后由于提高的壓力，液體偏離到電極中。使用至少一個(gè)減壓元件獲得的效果是，在流過減壓元件之后壓力均勻分布。這產(chǎn)生了均勻流速。
有助于入口區(qū)壓力的非等分布的其它因素是液體的慣性效應(yīng)和入口區(qū)的摩擦損耗。
例如，如果液體在電解質(zhì)室的出口處聚集或者在電解過程中形成的氣體在出口區(qū)聚集，會(huì)造成出口區(qū)的壓力梯度。出口區(qū)優(yōu)選與電解質(zhì)室的流出側(cè)平行延伸。如果出口區(qū)的橫截面保持相同，由于液體或氣體量的增大，流向上的速度就增大。與入口區(qū)類似，出口區(qū)優(yōu)選在一側(cè)關(guān)閉。由于出口區(qū)流向中液體或氣體量增大，所以壓力也改變。與在入口區(qū)的情況中相同，其它影響出口區(qū)中壓力分布的因素是惰性效應(yīng)和摩擦。因此，在優(yōu)選實(shí)施方式中，在出口區(qū)設(shè)置減壓元件以實(shí)現(xiàn)電解質(zhì)室中的等分布。
如果進(jìn)入入口區(qū)的進(jìn)料與電解質(zhì)室的進(jìn)料口相對且入口區(qū)以擴(kuò)散器室的形式增寬，也可以實(shí)現(xiàn)均勻流速。然而，由于擴(kuò)散器的小孔徑角，這要求大量空間，這通常是電解池的安裝不能提供的。在擴(kuò)散器中從一個(gè)橫截面緩慢轉(zhuǎn)換到另一橫截面也造成長的停留時(shí)間和，相應(yīng)地，大的容留(hold-up)。通過在入口區(qū)的任意點(diǎn)安排進(jìn)料并在出口區(qū)的任意點(diǎn)安排出料，在入口區(qū)和/或出口區(qū)中使用減壓元件與使用擴(kuò)散器相比，能夠明顯降低對空間的要求。同時(shí)，較小的入口區(qū)和出口區(qū)體積減小了容留。
在本發(fā)明中，術(shù)語“在入口區(qū)”或“在出口區(qū)附近”是指減壓元件分別位于進(jìn)料口和電解質(zhì)室之間，或位于電解質(zhì)室和出料口之間。
對于許多用途，多個(gè)電解池(各自包括陽極電解液室和陰極電解液室)連接在一起成為電池以實(shí)現(xiàn)更高的通過量。經(jīng)由分布系統(tǒng)將液體送入各個(gè)電解池，分布系統(tǒng)優(yōu)選包括通道，進(jìn)料分別在入口區(qū)從該通道分支到各個(gè)電解質(zhì)室中。在電解質(zhì)室的出口側(cè)，出口區(qū)分別與通向出料通道的出料口連接。
由于其設(shè)計(jì)特性而可用作減壓元件的固定裝置是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。穿孔金屬板是減壓裝置的一個(gè)例子。穿孔金屬板中的開孔可以具有任何橫截面。鉆孔是穿孔金屬板中的優(yōu)選開孔。
包含至少一個(gè)通道的板材也適合作為減壓元件。當(dāng)存在多個(gè)通道時(shí)，它們優(yōu)選互相平行排列。在優(yōu)選實(shí)施方式中，通道具有圓形橫截面，因?yàn)檫@對于用傳統(tǒng)工具制造是最簡單的。通常也可以設(shè)計(jì)成橢圓形，或含有至少三個(gè)頂點(diǎn)的多邊形形式。對于板材中包含的通道，可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其它橫截面幾何構(gòu)造。在減壓元件中優(yōu)選還有間隙。
在另一實(shí)施方式中，減壓元件設(shè)計(jì)成織物或泡沫結(jié)構(gòu)或包含毛細(xì)管的板。
特別地，當(dāng)使用穿孔金屬板或包含通道的板作為減壓元件時(shí)，流體可以以射流形式從減壓元件中射出。這種射流不應(yīng)該直接延續(xù)到連接在減壓元件下游的工作電極中，因?yàn)樯淞麟S后在工作電極中產(chǎn)生大的壓降。因此，在優(yōu)選實(shí)施方式中，在減壓元件和工作電極之間提供用于射出射流分布的沉降區(qū)。
由于出口區(qū)基本以類似于入口區(qū)的方式配置，所以構(gòu)造可以基本與入口區(qū)相同。然而，在出口區(qū)，摩擦效應(yīng)通常占支配地位。還發(fā)現(xiàn)，來自電解質(zhì)室的均勻流出物通常要求更大的壓降以將該流體的均化。
當(dāng)使用多孔電極時(shí)，在確定減壓元件尺寸時(shí)，同樣需要考慮由通過電極的流造成的壓降。
當(dāng)使用多孔電極時(shí)，均勻電解轉(zhuǎn)化要求電解質(zhì)應(yīng)該均勻流過電極。這是通過將膜對著多孔電極固定在陽極電解液室和陰極電解液室之間而實(shí)現(xiàn)的。在該方法的優(yōu)選變體中，這是如下實(shí)現(xiàn)的——使帶有多孔電極的電解質(zhì)室中的壓力保持低于其它電解質(zhì)室中的壓力。在這種情況下，帶有多孔電極的電解質(zhì)室可以是陽極電解液室或陰極電解液室，這取決于電解池如何使用。為了將膜壓到多孔電極上，電解質(zhì)室中所要求的壓力水平優(yōu)選通過在出口區(qū)設(shè)定背壓來實(shí)現(xiàn)。
在這種情況下，應(yīng)該選擇出口區(qū)中的背壓，以使帶有多孔電極的電極室中的任何點(diǎn)的壓力低于其它電解質(zhì)室中的壓力。
在另一實(shí)施方式中，特別是當(dāng)使用織物或泡沫結(jié)構(gòu)作為減壓元件時(shí)，這些是附加電極。
當(dāng)使用織物或泡沫結(jié)構(gòu)或填料或規(guī)整填料作為減壓元件時(shí)，可以去除減壓元件之后的沉降區(qū)，因?yàn)橐呀?jīng)由于橫流在減壓元件中獲得均勻的流速分布。
下面將參照附圖更詳細(xì)描述本發(fā)明，其中

圖1顯示了通過電解池的橫截面，圖2顯示了通過電解池的陰極電解液室的橫截面，圖3顯示了通過電池組的橫截面，圖4顯示了其中含有分布器和減壓元件的陰極電解液室的細(xì)節(jié)，圖5顯示了含有分布器和帶有毛細(xì)管的減壓元件的陰極電解液室的細(xì)節(jié)。
圖1顯示了通過電解池的橫截面。
電解池1包含陽極電解液室2和陰極電解液室3。在此處所示的實(shí)施方式中，陽極電解液室2包含板狀陽極4。在陽極電解液室2中除了設(shè)計(jì)成板狀的陽極4外，陽極電解液室2的壁14也設(shè)計(jì)成雙極板以實(shí)現(xiàn)陽極4的功能。
陰極電解液室3包含陰極5，其具有多孔結(jié)構(gòu)并充滿整個(gè)陰極電解液室3。
陰極電解液室3通過膜與陽極電解液室2分隔。為了在陰極電解液室3中實(shí)現(xiàn)流過陰極5的均勻流，膜6固定在陰極上。為此，優(yōu)選地，陽極電解液室2中任何點(diǎn)的壓力均高于陰極電解液室3。膜6由此壓到陰極5上。由此避免陰極5和膜6之間的旁流，并且所有陰極電解液均流過設(shè)計(jì)成多孔結(jié)構(gòu)的陰極5。
在圖1所示的實(shí)施方式中，陽極電解液經(jīng)過減壓元件9.1從設(shè)計(jì)成陽極電解液分布器10的入口區(qū)輸送到陽極電解液室2中。陽極電解液經(jīng)過另一減壓元件9.3流到設(shè)計(jì)成收集器12的出口區(qū)。用參考數(shù)字7的箭頭表示陽極電解液的流向。
陰極電解液經(jīng)過減壓元件9.2從設(shè)計(jì)成陰極電解液分布器11的入口區(qū)流到陰極電解液室3中，然后流過電極5并最終經(jīng)過減壓元件9.4流到設(shè)計(jì)成陰極電解液收集器13的出口區(qū)。
圖2顯示了通過電解池的陰極電解液室的橫截面。陰極電解液室與圖1相比旋轉(zhuǎn)了90°。
陰極電解液通過中心進(jìn)料口15或橫向進(jìn)料口17進(jìn)入陰極電解液分布器11。陰極電解液由此經(jīng)過減壓元件9.2流入完全被多孔陰極5充滿的陰極電解液室3。陰極電解液流過多孔陰極5并通過減壓元件9.4進(jìn)入陰極電解液收集器12。通過中心出料口16或橫向出料口18從陰極電解液收集器12中排出陰極電解液。
圖3顯示了通過電池組的橫截面。
電池組19包含至少兩個(gè)電解池1。但是根據(jù)所需的通過量，可以將任何數(shù)量的電解池1連接在一起作為電池組19。
陽極電解液室2和陰極電解液室3在電池組19中交替排列。將電解池1中的陽極電解液室2和陰極電解液室3用膜6分隔。用壁14將兩個(gè)電解池分隔，壁14例如可以設(shè)計(jì)成雙極板。
圖3表明，通過分布器10、11對電池組19的每一陽極電解液室2和每一陰極電解液室3供應(yīng)相應(yīng)的電解質(zhì)，也就是陰極電解液或陽極電解液。為此，電解質(zhì)分別流過減壓元件9.1、9.2，并由此進(jìn)入陽極電解液室2或陰極電解液室3。在出口側(cè)，電解質(zhì)流過減壓元件9.3、9.4，并由此進(jìn)入分派給每個(gè)陽極電解液室2或陰極電解液室3的收集器12、13。通過箭頭7、8表示電解質(zhì)的流向。
除了圖1至3中所示的流向(電解質(zhì)按照該流向向上流過電解池1)，電解質(zhì)也可以以相反方向向下流過電解池1。電解池1還可以配置成使分布器10、11和收集器12、13位于相同水平。電解池1還可以以任何所需角度傾斜。
圖4顯示了含有分布器和減壓元件的陰極電解液室的細(xì)節(jié)。
從圖4中可以看出，陰極電解液分布器11中的陰極電解液相對于陰極電解液室3中的流向橫向地流動(dòng)。一些陰極電解液流過減壓元件9.2中的開孔23。這造成液體量降低并因此造成分布器11中流速的降低。如果分布器僅有一個(gè)進(jìn)料口15、17且沒有出料口，則液體停滯在分布器11中，并由此使得壓力隨著與進(jìn)料口15、17距離的增大而降低。較高壓力的效果在于更多液體在該位置流入陰極電解液室3。在整個(gè)陰極5寬度上的均勻流速可以通過減壓元件9.2實(shí)現(xiàn)，其具有按照公式(1)或公式(2)計(jì)算出的壓降。為了使通過減壓元件9.2中的開孔23流入的液體射流不會(huì)直接沖擊陰極5，在減壓元件9.2后方形成沉降區(qū)21。在沉降區(qū)中，通過開孔23的液體射流根據(jù)箭頭22所示的流向增寬。在沉降區(qū)21中，在幾乎恒定的壓力并因此在進(jìn)入陰極的一致的進(jìn)料速度下，實(shí)現(xiàn)了均勻的液體分布。
對陽極電解液室2在分布器10中使用減壓元件9.1時(shí)，結(jié)構(gòu)符合圖4中對陰極電解液室3所示的結(jié)構(gòu)。
在出口側(cè)，沉降區(qū)21優(yōu)選在多孔陰極5和減壓元件9.4之間互相連接。這確保在減壓元件9.4的不透區(qū)域處的液體滯流不會(huì)造成多孔陰極5中的滯流，而是在陰極5直至沉降區(qū)21中保持均勻的流速。
當(dāng)使用多孔陽極4時(shí)，應(yīng)該在多孔陽極4和減壓元件9.3之間以類似于多孔陰極5的方式提供沉降區(qū)21。
減壓元件9.1、9.2、9.3、9.4中的開孔可以例如是穿孔金屬板中的鉆孔。除了鉆孔的通常圓形的橫截面，開孔23還可以具有任何其它橫截面。
例如，開孔23還可以是在電解質(zhì)室的整個(gè)長度上的間隙。在此，術(shù)語“長度”是指與電解質(zhì)的流向垂直的電極的較長維度。
此外，如圖5中所示，減壓元件9.1、9.2、9.3、9.4還可以包含毛細(xì)管24。在此，減壓元件9.1、9.2、9.3、9.4中的壓降主要通過摩擦力產(chǎn)生。
除了減壓元件9.1、9.2、9.3和9.4中的開孔23或毛細(xì)管24，織物或泡沫結(jié)構(gòu)以及填料或規(guī)整填料也適合作為減壓元件9.1、9.2、9.3、9.4。
實(shí)施例板電解池具有5毫米×500毫米的通流橫截面。提供20×20×500毫米的分布器用于分布電解質(zhì)。電解質(zhì)的體積流速為720升/小時(shí)，電解質(zhì)密度為1000千克/立方米。通過帶有鉆孔的減壓元件實(shí)現(xiàn)流的均化。與平均流速的最大偏差應(yīng)該為5％。
應(yīng)該通過慣性確定分布誤差。
最大流速v是由體積流速和分布通道的橫截面積獲得的。
v=VA=720l/h20·20mm2=0.5m/s]]>這在1000千克/立方米的電解質(zhì)密度下產(chǎn)生pdyn＝0.5·ρ·v2＝1.02毫巴的動(dòng)壓。
對于所需的5％偏差，公式(1)給出12.2毫巴的穿過減壓元件的所需壓降?？紤]到相關(guān)壓降參數(shù)，這種壓降僅通過開孔中的流速vO獲得vO=2ΔpDVζ·ρ=1.626ms]]>通孔的壓降參數(shù)ζ＝1.5。
考慮到720升/小時(shí)的體積流速，獲得必需的最大總流動(dòng)橫截面AQAQ=VvO=123mm2]]>對于各自測得為3毫米直徑的鉆孔，這相當(dāng)于17.4個(gè)鉆孔。因此應(yīng)該選擇含有17個(gè)鉆孔的減壓元件。
附圖標(biāo)記列表1.電解池2.陽極電解液室3.陰極電解液室4.陽極5.陰極6.膜7.陽極電解液流向8.陰極電解液流向9.1、9.2、9.3、9.4減壓元件10.陽極電解液分布器11.陰極電解液分布器12.陽極電解液收集器13.陰極電解液收集器
14.壁15.中心進(jìn)料口16.中心出料口17.橫向進(jìn)料口18.橫向出料口19.電池組20.分布器11中的流向21.沉降區(qū)22.沉降區(qū)21中的流向23.開孔24.毛細(xì)管
權(quán)利要求
1.制造流過電解池的電解質(zhì)室的均勻流的方法，其中通過合適的設(shè)計(jì)手段實(shí)現(xiàn)與平均流速的小于1％至25％的最大偏差。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于與平均流速的最大偏差是通過設(shè)定附加壓降實(shí)現(xiàn)的。
3.按照權(quán)利要求2的方法，其特征在于所述附加壓降為電解質(zhì)室入口區(qū)中壓差的1至10倍，所述附加壓降是按照下列公式之一計(jì)算的當(dāng)進(jìn)入電解質(zhì)室入口區(qū)的進(jìn)料是下述情形時(shí)，按照公式(1)計(jì)算進(jìn)入的容積流量在入口區(qū)大致均勻地分布到具有相反的主要流向的兩個(gè)分流中ΔpDV=|Pdyn+ΔpV|(A+1)2-1-ΔpE---(1)]]>或者當(dāng)進(jìn)料沒有在入口區(qū)均勻地分布到具有相反的主要流向的兩個(gè)分流中時(shí)，按照公式(2)計(jì)算ΔPDV=|Pdyn-ΔPV|(A+1)2-1-ΔPE---(2)]]>其中pdyn＝入口區(qū)的動(dòng)壓，ΔpV＝入口區(qū)的摩擦壓降，A＝與平均流速的最大偏差，0代表無偏差，1代表100％偏差，ΔpDV＝附加壓降，ΔpE＝電解質(zhì)室中的總壓降。
4.按照權(quán)利要求1至3之一的方法，其特征在于所述附加壓降是通過在電解質(zhì)室的入口和/或出口區(qū)中的減壓元件產(chǎn)生的。
5.按照權(quán)利要求1至4之一的方法，其特征在于所述附加壓降是通過減小流動(dòng)橫截面產(chǎn)生的。
6.含有至少兩個(gè)電解質(zhì)室的電解池，在各個(gè)電解質(zhì)室中設(shè)置至少一個(gè)電極，并且各個(gè)電解質(zhì)室具有入口區(qū)和出口區(qū)，至少一個(gè)電解質(zhì)室是陽極電解液室，且至少一個(gè)電解質(zhì)室是陰極電解液室，其中陽極電解液室和陰極電解液室分別相鄰并通過至少一個(gè)膜互相分隔，其特征在于減小入口和/或出口區(qū)的流動(dòng)橫截面，從而產(chǎn)生附加壓降。
7.按照權(quán)利要求6的電解池，其特征在于通過加入至少一個(gè)減壓元件產(chǎn)生附加壓降。
8.按照權(quán)利要求7的電解池，其特征在于至少一個(gè)減壓元件具有多孔結(jié)構(gòu)，或者是穿孔金屬板或含通道的板。
9.按照權(quán)利要求7的電解池，其特征在于將所述至少一個(gè)減壓元件設(shè)計(jì)成織物、泡沫結(jié)構(gòu)或含毛細(xì)管的板。
10.按照權(quán)利要求7的電解池，其特征在于使用填料或規(guī)整填料作為減壓元件。
11.按照權(quán)利要求7至10之一的電解池，其特征在于所述至少一個(gè)減壓元件是電極。
12.按照權(quán)利要求6至11之一的電解池，其特征在于電極具有多孔結(jié)構(gòu)。
13.按照權(quán)利要求6至12之一的電解池，其特征在于入口區(qū)域與電解質(zhì)室的流入方向平行。
14.按照權(quán)利要求6至13之一的電解池，其特征在于出口區(qū)與電解質(zhì)室的流出側(cè)平行。
全文摘要
本發(fā)明涉及制造電解池的電解質(zhì)室的均勻流的方法，其中與平均流速的最大偏差小于1％至25％，這是通過合適的結(jié)構(gòu)措施實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明還涉及含有至少兩個(gè)電解質(zhì)室(2，3)的電解池(1)，電解質(zhì)室中設(shè)置至少一個(gè)電極(4，5)，且分別具有入口區(qū)和出口區(qū)。以使得壓力再降低的方式減小入口和/或出口區(qū)的流動(dòng)橫截面。
文檔編號C25B15/08GK1973062SQ200580020648
公開日2007年5月30日 申請日期2005年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月22日
發(fā)明者H·伯恩克, H·普特爾, T·馬特克 申請人:巴斯福股份公司