Una celda electrolítica bipolar de flujo ascendente que comprende:

- una pluralidad de electrodos;

- una entrada y una salida que define una dirección del flujo general de la solución en dicha celdaelectrolítica;

- un primer separador dispuesto entre cada electrodo adyacente, estando orientado dicho primer separadorsustancialmente de forma transversal a dicha dirección del flujo general,

- dicho primer separador que mejora la separación de la solución líquida y el gas producido por la electrólisisde la solución, y

- una cámara de recogida del gas orientada verticalmente que se extiende aproximadamente desde dichoprimer separador hasta la parte superior de dicha celda electrolítica fuera de una extensión lateral de loselectrodos intermedios;

- opcionalmente, en la que dicho primer separador comprende un bloque de separación del gas que seextiende parcialmente dentro de dicha cámara de recogida del gas;

- opcionalmente, que comprende además un segundo separador localizado corriente abajo de y paralelo adicho primer separador, comprendiendo dicho segundo separador una pared vertical adyacente a dichacámara de recogida del gas;

- opcionalmente, que comprende además una segunda cámara de recogida del gas que se extiende desdedicho segundo separador hasta dicha parte superior de dicha celda electrolítica.

Control del flujo interno en celdas electrolíticas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

CAMPO DE LA INVENCIÓN (CAMPO TÉCNICO) :

La presente invención se refiere al control del flujo bifásico en las celdas electrolíticas para la producción de oxidantes.

ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA:

Obsérvese que la siguiente discusión se refiere a un número de publicaciones y referencias. La discusión de tales publicaciones en el presente documento se da para unos antecedentes más completos de los principios científicos y no debe interpretarse como una admisión de que tales publicaciones son la técnica anterior a efectos de determinación de la patente.

La tecnología electrolítica que utiliza ánodos estables dimensionales (DSA) se ha usado durante años para la producción de cloro y otras soluciones de oxidantes mixtos. Se describen ánodos estables dimensionales en la patente de Estados Unidos Nº 3.234.110 de Beer, titulada “Electrode and Method of Making Same", mediante la cual se aplica una capa de metal noble sobre un substrato de titanio.

Se describe un ejemplo de una celda electrolítica con membranas en la patente de Estados Unidos RE

32.077 de deNora y col., titulada “Electrode Cell with Membrane and Method for Making Same", mediante la cual un ánodo estable dimensional circular se utiliza con una membrana envuelta alrededor del ánodo, y un cátodo localizado concéntricamente alrededor del conjunto de ánodo/membrana.

Se describe una celda electrolítica con ánodos dimensionalmente estables sin membranas en la patente de Estados Unidos Nº 4.761.208 de Gram, y col., titulada “Electrolytic Method and Cell for Sterilizing Water."

Las celdas electrolíticas comerciales se han usado rutinariamente para la producción de oxidante que utiliza una configuración de flujo a través que puede o no puede estar bajo la presión que es adecuada para crear el flujo a través del dispositivo electrolítico. Se describen ejemplos de celdas de esta configuración en

la patente de Estados Unidos Nº 6.309.523 de Prasnikar y col., titulada “Electrode and Electrolytic Cell Containing Same ", y en la patente de Estados Unidos Nº 5.385.711 de Baker y col., titulada “Electrolytic Cell for Generating Sterilization Solutions Having Increased Ozone Content".

La investigación realizada por T. Sasaki, y col., titulada "Particle Image Velocimetr y Measurement of Bubbly Flow Induced by Alkaline Water Electrolysis" (en los procedimientos de PSFVIP-4, 3-5 de junio de 2003, Chamonix, Francia) , describe la generación de gas en celdas electrolíticas. Esta investigación discute el efecto de la formación de gas de hidrógeno entre un electrodo ánodo y un electrodo cátodo y el impacto de la formación de burbujas de gas en la conductividad y la eficacia de la generación de oxidante desde la solución de alimentación del electrolito. El documento US-A-4.488.948 desvela un canal de flujo de conjunto de cátodo y electrolizador. El documento DE 199 54 247 A se refiere a una celda de electrólisis que comprende al menos un electrodo de difusión del gas.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN (DIVULGACIÓN DE LA INVENCIÓN)

La presente invención es una celda electrolítica que comprende un ánodo; un cátodo; una entrada y una salida que definen una dirección del flujo general de la solución en el celda electrolítica; y un primer separador dispuesto entre el ánodo y el cátodo, el primer separador orientado sustancialmente de forma transversal a la dirección del flujo general y que comprende una anchura menor que la anchura del ánodo y el cátodo; en la que el primer separador mejora la separación de la solución líquida y del gas producido por la electrólisis de la solución. Preferentemente, la celda electrolítica comprende además una cámara de recogida del gas que se extiende aproximadamente desde el primer separador hasta la parte superior de la celda electrolítica. Preferentemente, la celda electrolítica de la reivindicación 2 comprende además un segundo separador localizado corriente abajo y paralelo al primer separador, el segundo separador que comprende una pared vertical adyacente a la cámara de recogida del gas. Preferentemente la celda electrolítica comprende además una segunda cámara de recogida del gas que se extiende desde el segundo separador hasta la parte superior de la celda electrolítica. Preferentemente, el primer separador comprende un bloque de separación del gas que se extiende parcialmente dentro de la cámara de recogida del gas. Preferentemente, la celda electrolítica comprende además una cámara de salida y uno o más bloques de prevención de cortocircuitos que se extienden parcialmente dentro de la cámara de salida. Preferentemente, el nivel de la solución en la cámara de salida es menor que una altura de uno o más bloques de prevención de cortocircuitos. Opcionalmente, la celda electrolítica comprende además un colector de entrada para proporcionar un flujo uniforme de la solución en celda electrolítica a través de aproximadamente una anchura total de la celda electrolítica. Preferentemente, el primer separador comprende uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en un material no corrosivo, teflón®, vitón®, neopreno® y caucho. Preferentemente, el primer separador comprende tanto un material flexible como un material rígido. Opcionalmente, el primer separador define parcialmente las cámaras de electrólisis separadas dentro de la celda electrolítica, cada cámara comprende un puerto de entrada y un puerto de salida que definen una dirección de flujo dentro de la cámara que está en un ángulo o transversal a la dirección del flujo general.

La presente invención es también un método para mejorar la eficacia de la electrólisis, comprendiendo el método las etapas de hacer fluir la solución en una celda electrolítica en una dirección del flujo general; interrumpir un flujo de la solución con un separador orientado sustancialmente de forma perpendicular a la dirección del flujo general y que comprende una anchura menor que una anchura de la celda electrolítica; hacer que la solución fluya en un ángulo o transversal a la dirección del flujo general; electrolizar la solución, formando de este modo uno o más oxidantes y un gas; separar el gas de la solución, disminuyendo de este modo la concentración de gas en la solución; y recoger el gas cerca de un puerto de salida de la celda electrolítica mientras que la solución continúa fluyendo en el celda electrolítica. Preferentemente, el método comprende además incrementar una concentración de los oxidantes en la solución. Preferentemente, el método comprende además limitar una zona en la que el gas y el flujo de la solución en la dirección del flujo general a sólo una parte de la anchura de la celda electrolítica. Preferentemente, la etapa de separación comprende acumular el gas debajo del separador. Preferentemente, la etapa de separación comprende incrementar la conductividad eléctrica de la solución. Opcionalmente, el método comprende además la etapa de proporcionar un flujo uniforme de la solución que entra en el celda electrolítica a través de, aproximadamente, toda la anchura de la celda electrolítica. Preferentemente, el método comprende además la etapa de proporcionar uno o más bloques que se extienden por encima de los electrodos en la celda electrolítica para prevenir que la solución electrolizada retroceda entre los electrodos. Preferentemente, el método comprende además la etapa de ajustar la altura del puerto de salida sobre un nivel de la solución de modo que el nivel de la solución sea menor que una altura de los bloques. Preferentemente, la etapa de recogida comprende el fluir del gas separado sobre los bloques del puerto de salida. Opcionalmente, el método comprende además la etapa de proporcionar cámaras de electrólisis separadas. Opcionalmente, el método comprende además la etapa de los separadores para prevenir que alguno de los gases separados generados en una primera cámara de electrólisis fluya dentro de una segunda cámara de electrólisis.

Un objetivo de la presente invención es controlar el flujo del líquido y la distribución de las burbujas de gas, preferentemente, mediante la localización estratégica de las tiras de control de flujo, entre los electrodos del ánodo y del cátodo en una celda electrolítica.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un esquema de control del flujo para separar el gas de la solución líquida... [Seguir leyendo]

1. Una celda electrolítica bipolar de flujo ascendente que comprende:

- una pluralidad de electrodos;

- una entrada y una salida que define una dirección del flujo general de la solución en dicha celda electrolítica;

- un primer separador dispuesto entre cada electrodo adyacente, estando orientado dicho primer separador sustancialmente de forma transversal a dicha dirección del flujo general,

- dicho primer separador que mejora la separación de la solución líquida y el gas producido por la electrólisis de la solución, y

- una cámara de recogida del gas orientada verticalmente que se extiende aproximadamente desde dicho primer separador hasta la parte superior de dicha celda electrolítica fuera de una extensión lateral de los electrodos intermedios;

- opcionalmente, en la que dicho primer separador comprende un bloque de separación del gas que se extiende parcialmente dentro de dicha cámara de recogida del gas;

- opcionalmente, que comprende además un segundo separador localizado corriente abajo de y paralelo a dicho primer separador, comprendiendo dicho segundo separador una pared vertical adyacente a dicha cámara de recogida del gas;

- opcionalmente, que comprende además una segunda cámara de recogida del gas que se extiende desde dicho segundo separador hasta dicha parte superior de dicha celda electrolítica.

2. La celda electrolítica de la reivindicación 1 que comprende además una cámara de salida; -opcionalmente que comprende además uno o más bloques de prevención de cortocircuitos que se extienden, parcialmente, dentro de dicha cámara de salida;

- opcionalmente, en la que un nivel de solución en dicha cámara de salida es menor que una altura de dichos uno o más bloques de prevención de cortocircuitos.

3. La celda electrolítica de la reivindicación 1 que comprende además un colector de entrada para proporcionar un flujo uniforme de la solución dentro de dicha celda electrolítica a través de aproximadamente toda una anchura de dicha celda electrolítica.

4. La celda electrolítica de la reivindicación 1 en la que dicho primer separador comprende uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en un material no corrosivo, teflón®, vitón®, neopreno® y caucho.

5. La celda electrolítica de la reivindicación 1 en la que dicho primer separador comprende tanto un material flexible como un material rígido.

6. La celda electrolítica de la reivindicación 1 en la que dicho primer separador define parcialmente las cámaras de electrólisis separadas dentro de dicha celda electrolítica, comprendiendo cada cámara un puerto de entrada y un puerto de salida que definen una dirección del flujo dentro de dicha cámara que está en un ángulo o transversal a dicha dirección del flujo general.

7. Un método para mejorar la eficacia de la electrólisis, comprendiendo el método las etapas de:

- hacer fluir la solución en una celda electrolítica bipolar de flujo ascendente en una dirección del flujo general; -interrumpir un flujo de la solución con un separador dispuesto entre cada electrodo adyacente y orientado

sustancialmente de forma perpendicular a la dirección del flujo general;

- hacer que la solución fluya en un ángulo o transversal a la dirección del flujo general;

- electrolizar la solución, formando de este modo uno o más oxidantes y un gas;

- separar el gas de la solución, disminuyendo de este modo la concentración de gas en la solución;

- recoger el gas en una cámara de recogida del gas orientada verticalmente que se extiende

aproximadamente desde el separador hasta una parte superior de la celda electrolítica fuera de una extensión lateral de los electrodos intermedios; y

- recoger el gas cerca de un puerto de salida de la celda electrolítica mientras que la solución continúa fluyendo en la celda electrolítica.

8. El método de la reivindicación 7 que comprende además la etapa de proporcionar cámaras de electrólisis separadas; opcionalmente en el que uno o más separadores previenen que algunos de los gases separados generados en una primera cámara de electrólisis fluyan en una segunda cámara de electrólisis.

9. El método de la reivindicación 7 que comprende además incrementar una concentración de los oxidantes en la solución.

10. El método de la reivindicación 7 que comprende además limitar un zona en la que el gas y el flujo de la solución en la dirección del flujo general a sólo una parte de la anchura de la celda electrolítica.

11. El método de la reivindicación 7 en el que la etapa de separación comprende acumular gas debajo del 5 separador.

12. El método de la reivindicación 7 en el que la etapa de separación comprende incrementar la conductividad eléctrica de la solución.

13. El método de la reivindicación 7 que comprende además la etapa de proporcionar un flujo uniforme de solución que entra en la celda electrolítica a través de, aproximadamente, toda la anchura de la celda electrolítica.

14. El método de la reivindicación 7 que comprende además la etapa de proporcionar uno o más bloques que se extienden por encima de los electrodos en la celda electrolítica para prevenir el retroceso de la solución electrolizada

entre los electrodos; opcionalmente comprende además la etapa de ajustar la altura del puerto de salida por encima de un nivel de solución de manera que el nivel de la solución es menor que la altura de los bloques; opcionalmente en el que la etapa de recogida comprende que el gas separado fluya sobre los bloques al puerto de salida.