180463. lajstromszámú szabadalom • Eljárás halogének és alkáliféme-hidroxidok előállitására alkálifém-halogenidek elektrolizise utján.
11 180463 12 kálódhoz, amely alkalikus oldattal szemben ellenálló vagy közömbös, a grafit- vagy nikkelhálóval kombinált grafit, amelyet a lapra és az elektród felületére sajtolunk. A katódréteggel összekapcsolt katódáramszedü olyan anyagból készült, amelynek a víztúlfeszültsége nagyobb, mint a katalitikus katódfelületé. Egy elektrokémiai reakciónak a valószínűsége, így hidrogénfejlődés az áramszedőn, lecsökken az elektródon levő csekély túlfeszültség miatt és azért, mert a katódelöktród bizonyos mértékben leárnyékolja az áramszedőt. A 13 membrán előnyösen egy stabilis hidra - tizált kationos membrán, amely ionátbocsátó szelektivitásával tűnik ki. A kationcserélő membrán a pozitív töltésű nátrium-kationok áthaladását lehetővé teszi és a lehető legkisebbre csökkenti a negatív töltésű anionok áthaladását. Különböző fajta ioncserélő gyanták használhatók membránok készítésére a kationok szelektív átvitelének a lehetővé tételére. A gyanták két fajtája, az úgynevezett szulfonsavkationcserélő gyanták és a karbonsavkation-cserélő gyanták, említhető meg. A szutfonsavcserél'5 gyantáknál, amelyek előnyösek, az ionokat kicserélő csoportok —S03H x H20 hidratizált szulfonsavmaradékok, amelyeket szulfonálás útján kapcsolunk a polimerlánchoz. Az ionokat kicserélő savgyökök a membránon belül nem mozgékonyak, hanem szilárdan kötődnek a polimerlánchoz, ez biztosítja azt, hogy az elektrolitkonoentráció nem változik. A szulfonsav-csoportokat tartalmazó perfluorszénhidrogén-kationcserélő membránok előnyösek, mivel kitűnő kationszállítást biztosítanak, nagymértékben stabilisak, savak és erős oxidálószerek nem befolyásolják őket, ezen kívül kiváló hőstabilitást mutatnak és időben lényegében változatlanok maradnak. A kationpolimembránok egy jellegzetes előnyös csoportját alkotják a Dupont-cég által gyártott, a kereskedelmi forgalomban Nafion néven ismert termékek. Ezek olyan membránok, amelyeknél a polimer politetrafluoretilén és poliszulfonilfluoridviniléter hidratizált kopolimerje, amely oldal-helyzetben szulfonsav-csoportokat tartalmaz. Ezeket a membránokat hidrogénformában alkalmazzák, amely szokásosan az előállításnál kapott forma. Egy adott szulfonsavkation-cserélő membrán ioncserélő kapacitása az S03—H csoport milliegyenértéksúlyától függ a száraz polimer egy grammjára számítva. Minél nagyobb a szulfonsavgyökök koncentrációja, annál nagyobb az ioncserélő képesség és annál nagyobb a hidrat izált membránnak az a képessége, hogy kationokat szállítson. Abban az esetben, ha a membrán ioncserélő kapacitása megnő, megnövekszik a víztartalom is, mimellett a membránnak az a képessége, hogy sót taszítson, csökken. Az a sebesség, amellyel a nátriumhidroxid a katódtól az anódoldalna vándorol, növekszik az ioncserélő kapacitással. A visszavándorlás csökkenti a katódáram hatásosságát és szintén oxigénképződéshez vezet az anódon minden azzal összefüggő nem kívánt következménnyel együtt. Az előnyös ioncserélő membrán, amely a sóoldat elektrolizálásánál jól használható, egy rétegelt anyag, illetve laminátum, amely egy vékony (körülbelül 0,05 mm vastagságú) 1500 milliegyenértéksúlyú, csekély víztartalmú (5—15%), nagy sótaszító képességű filmből és egy körülbelül 0,1 mm vagy ennél nagyobb vastagságú, nagy ioncserélő kapacitású, 1100 milliegyenértéksúlyú filmből, tovább teflonszövetből áll. Egy ilyen rétegkoncentrációjú forma Nafion 315 kereskedelmi névvel van forgalomban, és szintén a Dupont-cég terméke. Más rétegelt anyagformák vagy szerkezetek, amelyekben a katódoldali réteg egy csekély víztartalmú (5—15%) vékony gyantafilmből áll a lehető legjobb só taszítás biztosítására, míg a membrán anódoldala az ioncserélő kapacitás fokozására egy nagy víztartalmú film, Nafion 355, 376, 390, 227 és 214 kereskedelmi néven vannak forgalomban. Az ioncserélő membránt lúggal (3—8 mólos) való átitatással egy óra hosszat előkészítjük, hogy a membrán víztartalmát és ionszállító tulajdonságait rögzítsük. Egy teflonszövettel kötött rétegelt membrán esetében kívánatos lehet a membrán vagy a teflonszövet hevítése visszafolyató hűtő alatt 70%-os salétromsavban 3—4 óra hosszat tisztítás céljából. A katódoldali zárórétegnek csekély víztartalmúnak kell lennie a perszulfonsavcsoportok vízabszorpciója alapján. Ez hatásos anion(hidroxil)-taszításhoz vezet. A hidroxilionok blokkolása vagy taszítása következtében a lúg visszavándorlása jelentős mértékben csökken, és így a cella áramhatásfoka emelkedik, az oxigéntermelés pedig csökken az anódon. A rétegelt anyag más változatban való felépítése esetén a membrán katódoldali rétegét kémiailag módosítjuk oly módon, hogy a szulfonsavesoportot kisebb vízelnyelő képességű csoporttá alakítjuk. Ezt például úgy végezhetjük, hogy a polimer felületi rétegét egy szulfonamidcsoportokból álló réteg képzése közben átalakítjuk. Különböző átalakítási lehetőségek vannak egy szulfonamid-felületi réteg kialakítására. Egy ilyen eljárás a szulfonilfluoridformában levő Nafion-membrán felületének aminokkal, egy etiléndiaminnal, való reakcióját foglalja magában a szubsztituált szulfonamidmembránok képzése érdekében. Ez a szulfonamidréteg nagyon hatásos zárórétegként hat anionok számára. A hidroxilionoknak a katódoldalon való taszítása útján a lúg visszavándorlását jelentős mértékben csökkenthetjük. A redukált platinacsoport-beli fémoxidokat, így a ruténium-, iridium-, ruténium/iridiumoxidokat adott esetben redukált fent említett fémoxidokkal, így titánoxidokkal vagy grafittal együtt, amelyeket a teflonrészecskék porózus, gázáteresztő katalitikus elektródok képzése közben kötnek össze, kevert fémsók hőbontása útján kapjuk adott esetben feleslegben levő nátriumsók, például nitrát, karbonát jelenlétében. Az előállítási eljárás az Adams-eljárás módosított változata, amelyet platina előállításánál alkalmaznak. Az eljárásnál hő hatására bomló iridium-, titán- vagy ruténiumhalogenideket, pél5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 6
