178654. lajstromszámú szabadalom • Szervetlen anizotróp üreges szálak
27 178654 28 készülékekbe beépítjük felhasználás céljára. Különösen előnyös szálak a nikkelötvözetből készített «Tálak, amelyek külső átmérője körülbelül 600 mikron alatt van, előnyösen legfeljebb 500 mikron, belső átmérője pedig körülbelül 100 mikrontól körülbelül 400 mikronig terjed és olyan tömör réteggel rendelkezik, amelynek a vastagsága 4-50 mikron. Szervetlen anizotrop üreges szálak alkalmazása Ahogy az előzőekben említettük, a találmány szerinti anizotróp üreges szálak számos területen kerülnek alkalmazásra. Mivel a szervetlen anyagú szálak nagyon széles anyag-csoportot ölelnek fel, nagy mértékben különböznek alkalmazási területüket illetően. A kiválasztást csupán a szálakra előirányzott üzemi környezet korlátozza. Az előnyök főként a rendelkezésre álló nagy felületből (mind a falszerkezetben kialakult felületből, mind pedig a belső és a külső felületek nagy terjedelméből) és az ezekhez a felületekhez való könnyű hozzájutásból származnak. Ilyen alkalmazási területek például a folyadékszétválasztási műveletek, így a membrános folyadékszétválasztás, a gázbekeverés, a fűtőelemekben és a szárazelemekben való használat. Egy& alkalmazások ugyancsak ismertek a szakterületen. Különösen előnyös alkalmazási terület a membrános folyadékszétválasztás. A szálak ezen a területen tömör réteggel vagy anélkül alkalmazhatók, mimellett a tömör réteg pórusos vagy lényegében nem-pórusos. így például számos folyadékszétválasztás létezik, ahol olyan találmány szerinti szálakat alkalmaznak, amelyek nem rendelkeznek tömör réteggel vagy van tömör rétegük, de ez pórusos. Ilyen típusú szálak kitűnő hordozókként szolgálnak, mind szervetlen, mind pedig polimer szétválasztó membránokhoz. Valamely szervetlen vagy polimer membrán hordozójaként használható szálak egyenletesen pórusos tömör rétegeket tartalmazhatnak a membránnal érintkező felületnél. Pórusokat létesíthetünk a találmány szerinti szálakban is oly módon, hogy anizotróp belső hézagtérfogatú falszerkezeteket alakítunk ki olyan tömör réteg nélkül, amely kis pórusokat tartalmaz a hordozóval érintkező felületnél. Pórusos tömör réteggel rendelkező szálak előnyösek ilyen membránok hordozóiként. Az ilyen hordozókon levő szervetlen membránok fémeket vagy más olyan szervetlen anyagokat foglalnak magukban, amelyek alkalmasak folyadékszétválasztásra membránt alkalmazó eljárásokkal. így például kitűnő hidrogén által átjárható membránok a palládium, platina és az ezüst, amelyeknek ezek a szálak lehetnek a hordozói. Ilyen anyagok alkalmazására különböző módszerek ismertek. E szálak által hordozott polimer membránok a polimer anyagok széles tartományát ölelik fel, így po'iszulfonok, cellulózacetátok és hasonlók lehetnek. A szakterületen jól ismertek a szálfelületre felvihető ilyen polimerek és az alkalmazásmódok is. A szálak szervetlen anyaga természetesen olyan természetű anyag, amely megfelelően használható olyan nyomásokon, hőmérsékleteken és kémiai környezetben, ahol hordozóként kerülnek alkalmazásra. Ilyen szálak szűrési folyamatoknál is használhatók. Ezek a szálak például nagyon alkalmasak szemcsés anyagoknak folyadék- és gázáramokból való eltávolítására. Ezen túlmenően a pórusos szálak alkalmasak ultraszűrési eljárásoknál való használatra is. Általában ezeket a szálakat előnyösen használhatjuk ott, ahol nagy felületek szükségesek és különböző hézagtérfogatok kívánatosak valamely folyadéknak egyik oldalról a másikra való átvitelénél. Ezek a szálak például használhatók gázbekeverő készülékekben, például finom gázbuborékok folyadékokban történő nagyon finom eloszlatására. Egy más, de hasonló alkalmazás e szálak pórusos elektródokként való használata fűtőelemekben. Ilyen szálaknál az elektród gázfelőli oldala nagy hézagtérfogatokkal, míg az elektrolit felőli oldala rendkívül finom és kisméretű hézagokkal rendelkezik. Ilyen pórusos elektródok különösen alkalmasak hidrogén/oxigén fűtőcellákban való használatra. Egyenletesen pórusos felületekkel rendelkező tömör rétegeket tartalmazó szálak különösen megfelelnek ilyen célokra. Az olyan talámány szerinti szálak, amelyek egy lényeg&en nem-pórusos tömör réteget tartalmaznak különösen hasznosak gázdiffúziós eljárásoknál. így például hidrogént átbocsátó fémeket tartalmazó szálak kitűnő hidrogéndiffúzió gátakat szolgáltatnak, amelyek hidrogéntisztításnál, egyensúlyi reakcióknál, fűtőelemekben, így fűtőelektródokban alkalmazhatók és hasonló célokra használhatók. Olyan eljárások, amelyeknél a találmány szerinti szálak gázdiffúziós célra kerülnek alkalmazásra, jelentősek és különösen azok a szálak előnyösek, amelyek tömör réteggel, így kéreggel rendelkeznek egy belső vagy külső felületen. Ilyen diffúziós eljárások nagy mértékben javíthatók olyan találmány szerinti szálak alkalmazásával, amelyek lényegben nem-pórusos tömör réteget tartalmaznak. Bár fémek az előnyös szervetlen anyagok ilyen eljárásoknál való használatra, más szervetlen anyagok is alkalmazhatók ezeknél az eljárásoknál. Különösen előnyös ezeknek hidrogéndiffúziónál történő alkalmazása. A tényleges gázszétválasztások jelentős mértékben javulnak a találmány szerinti, gázok által átjárható üreges szálak használata esetén a polimer üreges membránokat alkalmazó eljárásokhoz viszonyítva. A találmány szerinti szálak előállításához olcsóbb anyagok, például nikkel, használható a költséges nemesfémek, például palládium-ezüst helyett. A találmány szerinti szálaknak a gázdiffúziónál történő használata esetén további előnyökhöz is jutunk az előzőkben említett előnyök mellett. Ily módon rendkívül tiszta gázokat kapunk, amelyeket közvetlenül alkalmazhatunk, például fűtő vagy tápgázként további kémiai műveletekben. Más előnyöket későbbiekben részletesen leírunk. Ahogy előbb már említettük, egy különösen kedvező eljárás például, amelynél egy lényegében nem-pórusos tömör réteget tartalmazó találmány szerinti üreges szálak kerülnek alkalmazásra, a hidrogéndiffúzió. Hidrogéndiffúziós készülékeknél szokásosan olyan szálkötegeket alkalmazunk, amelyek hidrogénnek hidrogéntartalmú gázkeverékekből nagy sebességgé 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 14
