177920. lajstromszámú szabadalom • Indirekt levegő (oxigén) katóddal működő áramforrás
MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG SZABADALMI LEÍRÁS SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY 177920 Nemzetközi osztályozás: Bejelentés napja: 1978. XI. 1. (VI—1214) H 01 M 8/20 H 01 M 12/06 Közzététel napja: 1981. VI. 27. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI Megjelent: 1983. XI. 30. HIVATAL Feltalálók : Kulcsár Sándor oki. vegyészmérnök, 33%, dr. Lukács József oki. gépészmérnök, 27%, Horváth Pál oki. fizikus, 20%, Ágh János oki. vegyészmérnök, 20%, Budapest Szabadalmas: Villamosipari Kutató Intézet, Budapest Indirekt levegő (oxigén) katóddal működő áramforrás 1 A találmány tárgya indirekt levegő (oxigén) katóddal működő áramforrás. Az utóbbi húsz évben igen intenzív kutatás folyt a tüzelőanyag elemek és fém-levegő elemek levegő, ill. oxigén elektródjainak előállítására. A kutatások során alapvetően kétféle típus alakult ki. a) A hidrofil elektród típus, melynek a készítését írják le pl. az 1 113 043, 1 212 853, 1 167 178, 1 178 053 angol, 3 318 736,3 573 992 USA szabadalmak. Ezeknek az elektródoknak közös hátránya, hogy a működésükhöz zárt rendszert és állandó túlnyomást kell biztosítani. b) Hidrofób típusú elektródok az újabb időkben terjedtek el. Ilyennek a készítését írják le pl. a 3 348 975 3 753 788 USA, 159 822 magyar, 1 159 344, 1 158 580, 1 272109,1 138 469,1 120 591 angol szabadalmak, amelyek teflonnal hidrofóbizált és rögzített elektródszerkezetet mutatnak be. Más ilyen típusú megoldást írnak le az 1 158 580, 1 246 830 angol, valamint 3 335 034, 3 562 841 USA szabadalmak, amelyek aktív szénből készített elektródot ismertetnek. A hidrofób katódok közös jellemzője, hogy a működésükhöz nem igényelnek segédberendezést, ill. túlnyomást. Mindkét típusú elektródnál háromfázisú reakciózóna (gáz, folyadék, szilárd anyag) alakul ki, ahol a levegő oxigénjének redukciója végbemegy. Ez a zóna a működési és terhelési idő függvényében az elektród levegő oldala felé mozog, tulajdonságai változnak, ezért az elektródok elektromos paraméterei romlanak. Másik közös hibájuk a fenti levegőkatódoknak az elektrolit szivárgása. Ez részben az elektródok pórusain 2 keresztül, részben az illesztéseken át történik. Ennek eliminálására már igen sok kísérlet történt, pl. 3 348 975, 3 370 508 USA, 1 272 109,1 138 469 angol szabadalmak szerint külön PTFE záróréteg felvitele, de tökéletesen 5 szivárgásmentes stabil elektródot eddig nem sikerült készíteni. Az általunk javasolt megoldásnál a levegő (oxigén) katódok működési módja alapvetően eltér a leírtaktól és lehetőséget nyújt szivárgásmentes, időben stabil tel- 10 jesítményű telepek kialakítására. Az eddig alkalmazott levegő katódok működését vázlatosan a következőképpen írhatjuk le lúgos elektrolitok esetében. A katód zárórétegén keresztül diffundált oxigén a katalizátor háromfázisú rétegében reakcióba lép az elektrolittal. 15 H20+1/2 02+2e~ -2 OH -A kálódon keletkező OH- ionok az anódon töltéstermelés során keletkező pozitív ionokkal továbbreagál- 20 nak (valamely ionasszociáció; pl. H+ ionnal vízzé). A katódreakció tehát csak a háromfázisú, igen vékony érintkezési rétegben, ill. az elektrolit alacsony oxigénoldó képessége által behatároltan az elektrolit filmmel fedett rétegében megy végbe, amelynek aktivitása és 25 hidrofobitása időben csökken, így a reakciózóna folyamatosan változtatja a helyét, s ezért élettartalma korlátozott. A találmányunk szerinti indirekt katód nem közvetlenül a levegő oxigénjét használja fel, hanem az elektro- 30 litban előzetesen oldott oxigénnel működik. így a há-177920
