178654. lajstromszámú szabadalom • Szervetlen anizotróp üreges szálak
31 178654 32 vésbé előnyös egyensúlyi állandóknak megfelelő hőmérséklettartományokban dolgozhatunk, ahol a nem kívánt mellékreakdókat visszaszoríthatjuk vagy tejesen megszüntethetjük. Az eljárás gazdaságosabb műveleti körülményeket tesz lehetővé, így a reakcióban résztvevő anyagok koncentrációjának a pontos beállítását biztosílja, ily módon nagyobb mérvű átalakulás megy végjbe és nagyobb termékhozamokat kapunk, mint a hagyományos módszerek esetében, ahol gázdiffúzió nem történik. A kis molekula, például hidrogén, koncentrációjának a reagáló gázelegyben való csökkentésével az egyensúly egy meghatározott kémiai reakció javára tolódik el, így további reakciótermékek (ideszámítva a hidrogént is) képződnek. Ennek eredményeként a kezdeti kiinduló reagensek teljesebb átalakulása megy végbe a kívánt termékekké, mint abban az esetben, ha hasonló reakciókörülmények között, de gázdiffúzió nélkül menne végbe a reakció. A találmány szerinti szálak használatával történő reakcióegyensúly eltolásának bővebb ismertetése található meg az 1 039 381 számú angol szabadalmi leírásban. Ilyen eljárások széles körben megvalósulnak ipari méretekben. Nagy mennyiségű hidrogént állítunk elő például szénhidrogének vagy metanol folyamatos reformálásánál, szénhidrogének hőbontásánál, szénhidrogéneket alkalmazó oxidációs eljárásoknál és CO-nak vízzel (gőzzel) való reakciójánál. Más ismert gázfázisú reakciók, amelyeknél hidrogén az egyik termát, ugyancsak ismertek az iparban, ahol a hidrogén nem főtermékként, hanem elsősorban „melléktermék”-ként keletkezik. Példaképpen megemlítjük a speciális dehidrogénezési reakciókat, így dklohexán benzollá vagy izopentán izoprénné való átalakítását, ahol a kívánt termék a szénhidrogén és a hidrogén melléktermékként keletkezik. Hidrogénezési reakcióknál szintén jól használhatók a találmány szerinti szálak. Egy másik példa az egyensúlyi reakcióra az etilbenzol sztirollá történő dehidrogénezése. Ez a reakció szokásosan 600 °C-on 50%-os átalakulással megy végbe. A melléktermék eltávolításával, például a hidrogénnek hidrogéndiffúziós úton történő kinyerésével, amelynek során a találmány szerinti hidrogénátbocsátó üreges fémszálakat használjuk, a reakció nagyobb termelékenységgel valósítható meg. Az üreges szálakat természetesen oly módon állítjuk elő, hogy ellenálljanak a magas hőmérsékleteknek. Ismét más példa az egyensúlyi reakcióra a propionitril alkrilnitrillé való dehidrogénezése. A propionitril melléktermék az akrilnitril előállításánál A magas hőmérsékleten végrehajtott szokásos dehidrogénezési módszerek a propionitrilt nem várt termékké alakítják. Hatásos dehidrogénezés végezhető azonban homogén katalizátor használata mellett 175 C-on. A dehidrogénezés sajnálatos módon azonban csak 1%-os átalakulással megy végbe. Hidrogénnek találmány szerinti üreges szálakat alkalmazó hidrogéndiffúziós módszerrel való eltávolítása az egyensúlyi reakció kedvező irányba való eltolásával megnövelhető. Olyan gázfázisú reakciókat, ahol hidrogén az egyik reakciótermék, gyakran homogén vagy heterogén katalizátorok jelenlétében vitelezzük ki és a találmány szerinti kivitelezésre használt reaktor katalitikus anyagokkal lehet ellátva. így például, ha hidrogéndiffúzió magában a szilárd katalizátort tartalmazó reaktorban megy végbe, a reakcióteret szilárd katalizátorral töltjük meg úgy, hogy az üreges szálak bensőségesen érintkezhetnek a katalizátorral és a hidrogén átdiffundál azokon, mihelyt képződik. Ezen túlmenően ilyen reakcióknál az is lehetséges, hogy a szervetlen anyag, például a fém, maga szolgál katalizátorként vagy katalizátorhordozóként, amely abban az esetben, ha kapcsolatba kerül a szálfalszerkezetben a rendelkezésre álló nagy felülettel, különösen javítja az egyensúlyi reakciókat. A fent leírt diffúziós folyamatnál keletkező hidrogén rendkívül tiszta termék, ami nagyon lényeges. Az itt használt „fűtőelem” vagy fűtőcella elnevezés egy általánosan használt megjelölés olyan elektrokémiai cellára, amely képes elektromos energiát termelni fűtőgázok oxigéntartalmú gázzal való elektrokémiai elégetése útján. Ilyen elemek nagy számban kerültek ismertetésre az irodalomban. Ezek pontos felépítése és működése nem tárgya ugyan a találmánynak, de úgy véljük, hogy valamely egyszerű fűtőelem sajátságainak és felépítésének a rövid leírása hasznos lehet, ha nem is lényeges szempont a találmány által nyújtott előnyök fontosságának és jelentőségének a megértéséhez. Általában a legegyszerűbb fűtőelem egy házat, két elektródot és egy elektrolitot foglal magában, amely utóbbi oxigénátvivő közegként szolgáL Valamely oxidáló gázt, így levegőt keringtetünk légkörinél nagyobb nyomáson az elektród egyik oldalán és valamely fűtőgázt, így hidrogént cirkuláltatnunk ugyancsak a légkörinél nagyobb nyomáson az elektród másik oldalán. Egy hármas fázis-felület van jelen mindegyik elektródnál, így gáz, elektrolit és szilárd anyag, ahol egy adszorpciós és deszorpdós folyamat megy végbe és elektrokémiai erőt létesít. Abban az esetben, ha áramot vezetünk el a két elektródról, akkor tiszta elektronáram indul a fűtő gázelektródról egy külső elektromos áramkörön át az oxidáló gázelektródhoz. így a külső elektronáram irányának megfelelően az oxidáló-gázelektród a pozitív elektród és a fűtő-gázelektród negatív elektród. A pozitív elektródfelületen oxigén halmozódik fel és a fűtőgáz égéstermékké oxidálódik, elektromos energia szabadul fel, a maradék pedig hőenergiaként szabadul fel A 9. ábra egy fűtőelemet mutat be, ahol a 15 köpenyben vagy házban 16 elektrolit helyezkedik el, amely alkálifémkarbonátok elegye, amelyben egy hengeresen elrendezett 17 hordozószerkezet van elhelyezve, amely a 8. ábrán bemutatott főto- és oxigén-elektródelemet tartja. A 8. ábra egy fűtő- és oxigén-elektródeleme mutat be. Ez egy 1 fűtőelektródot foglal magban* amely egy találmány szerinti lényegében nem-pórusos kéreggel rendelkező hidrogén által átjárta o üreges szál lehet, továbbá egy 2 oxigénelektródc« tartalmaz, amely például egy ezüst-csőként van kialakítva és külső átmérője körülbelül 508 mikron, falvastagsága pedig körülbelül 102 mikron, ezeket 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 55 16
