180719. lajstromszámú szabadalom • Levegő-depolarizált klóralkáli cella és eljárás annak működtetésére
9 180719 10 anyag, ezek az anyagok is hasonló anyagok erősítését kívánják. Ilyen típusú filmalapanyagokat ismertetnek még a 2,731.408, a 2,731.411 és a 3,887.499 számú amerikai szabadalmi leírások. Ezek az anyagok TONICS CR6 védjeggyel kerülnek forgalomba. Különböző módszereket kerestünk ezeknek az alapanyagoknak a javítására. Egyik leghatásosabb módszer az alapanyag kémiai kezelése. Ilyen kezelések általában abban állnak, hogy az említett csoportokat olyan anyagokkal reagáltatjuk, amelyek kevésbé polárosak és ennek köszönhetően kevesebb vizet abszorbeálnak hidrogénkötéssel. Ily módon szűkülnek a pórusnyílások, amelyeken a kationok átmennek, így kevesebb hidratációs víz jut át a kationnal a membránon. Ennek egy példájaként említjük azt, hogy az etiléndiamin reagál az ilyen csoportokkal, így kct csoport két nitrogénatommal az etiléndiaminhoz kapcsolódik. Általában 0,175 mm filmvastagság esetén a felületkezelés körülbelül 0,05 mm mélységben történik meg a film egyik oldalán a reakcióidő szabályozása esetén. Ennek eredményeként jó elektromos vezetőképesség és kationátvitel alakul ki, miközben kisebb hidroxilionmennyiség és vele társult víz vándorol ellenkező irányban. A Ifi cellaközfal szintén egy pórusos diafragtna lehet és minden olyan anyagból készülhet, amely összefér a cellában levő folyadékkal, a tiszta buboréknyomással és az elektromos vezetőképességi jellemzőkkel. Ilyen anyag például az azbeszt, amelyet papírrétegge! formálva vagy vákuumban felvitt rostok alakjában alkalmazhatunk. Egy más változat szerint, polimer anyagokat — általában fluorozott vegyületeket — szuszpenzióvá alakítunk, amelyből ülepltéssel készítjük a diafragmát. A polimer anyagok pórusosak is lehetnek, amennyiben egy diafragma üzemi jellemzőivel rendelkeznek. A szakterületen általában széles változatban ismertek olyan anyagok, amelyek klóralkáli cellák cellaközfalaiként alkalmazhatók. A találmány szerinti módszernek megfelelően használt cellák harmadik fő alkotója a rajzon látható 18 pórusos oxigénkatód. Ennek a találmány szerinti módszernek megfelelő használatra szükségszerűen oxígénkatódnak kell lennie. Egy oxigénelektród vagy oxigénka tód olyan elektród, amelyet folyadékot tartalmazó molekuláris oxigén táplál a feszültségnek olyan szint alá történő csökkentése érdekében, amely szükséges a hidrogénfejlődéshez. Az oxigénelektród alaphordozója általában egy áramkollektor, amely egy alapfémből készült, de gázkoromból is előállítható. Az itt használt „alapfém'’ kifejezés olyan, nem túl drága fémet jelöl, amely a kereskedelemben beszerezhető a szokásos konstrukciós célokra. Az alapfémek jellemzői az olcsóság, a könnyű hozzáférhetőség és a kémiai korrózióval szembeni ellenállás elektrolizáló cellákban kálódként való használat esetén. Tlyen alapfémek például a vas, nikkel, ólom és az ón. Alapfémek lehetnek ötvözetek is, így a lágyvas, rozsdamentes acél, bronz, monelfém és az öntöttvas. Az alapfém előnyösen kémiailag ellenáll a katolitnak és nagy az elektromos vezetőképessége. Ezen túlmenően ez az anyag általában kissé pórusos anyag, például szita, lehet abban az esetben, ha oxigénkatódként kerül alkalmazásra. Egy előnyös fém a nikkel, az ára, katolittal szembeni kémiai ellenállóképessége és feszültsége alapján. Más áramkollektródok lehetnek még a tantál, titán, ezüst, arany és a bevonattal ellátott alapfémek. Az alaphordozó egyik oldalon olyan pórusos anyagból készült bevonat, amely oly módon van tömörítve, hogy tapad a nikkelhordozóhoz, vagy valamilyen kötőanyaggal van hozzáerősítve pórusos anyag kialakítása végett. Egy előnyös pórusos anyag árát tekintve a szén. Az oxigénkatód pórusos részében katalizátor van rögzítve annak a reakciónak a katalizálására, amelynek során az oxigénmolekulák egyesülnek a vízmolekulákkai és hidroxil-csoportokat képeznek. Ezek a katalizátorok általában ezüst vagy platina csoportbeli fémeken, így palládium, ruténium, arany, irídium, ródium, ozmium vagy ruténium fémeken alapuló katalizátorok, de lehetnek átmeneti fémeken, nemfémes elemeken, ötvözeteken, fémoxidokon vagy szerves fémkomplexeken alapuló katalizátorok is. Ilyen elektródok általában hidrofób anyagot tartalmaznak az elektród víztaszítóvá tétele érdekében. A szakterületen természetesen ismert, hogy a szén pórusosságának, valamint a katalitikus anyag mennyiségének és típusának hatása van a keletkező elektrolizáló cella feszültségére és áramkihozatalára, valamint élettartamára. Egy előnyös 18 pórusos oxigénkatód a 3 423 247 számú amerikai szabadalmi leírásban ismertetett katód. Az 1. ábrán látható, hogy a 14 anód, a 15 cellaközfal és a 18 pórusos oxigénkatód, ahogy az előzőekben leírtuk, a 12 égvpólusos oszlott elektrolizáló cellában három teret létesít, mégpedig egy 20 anódteret, egy 22 katódteret és egy 24 oxígénteret, A klóralkáli cellában levő három térbe például az alkálifémhalogenid-oldatot a 20 anódtérbe a 26 alkálifémhalogenid-oldatbevezető nyíláson visszük be. Az alkálifémhaiogenid-oldat, így nátríumklorid- vagy káliumklorid-oWat előnyösen klórgázt tartalmaz. A 22 katódtérben vizes oldat van, amelyet a 28 vizes oldatbevivő nyíláson adagolhatunk be. A vizes oldatnak elegendő vízmolekulát kell tartalmaznia ahhoz, hogy elbomoljon és a reakcióhoz szükséges hidroxil-csoportokat szolgáltassa. A 24 oxigéntérbe a 30 oxigénbevezető nyíláson át olyan folyadékot viszünk be, amely elegendő molekuláris oxigént tartalmaz és a cella üzemelési jellemzőit biztosítja. Ilyen anyag általában valamely gáz, előnyösen széndioxidmentesített és nedvesített levegő, vagy tiszta molekuláris oxigén, amely nedvesítve van. A reakcióterméket, így a klórgázt, a 20 anódtérből a 32 halogénkivezető nyúláson, a vizes NaOH-t vagy KOH-t pedig a 34 alkálifémhidroxid-elvezetőnyíláson távol ltjuk <d a 22 katódtérből és az oxigénben elszegényedett folyadékot maradék tiszta oxigén vagy levegő formájában előnyösen a 36 elszegényedett foíyadékelvczető nyíláson át’távolítjuk ei. A fent leírt há'omterü, 12 egypólusos osztott eldctrolizáló cellában, azaz egy oxidáló gázdepolarizált klórálkáli cellában, nyomáskülönbséget létesítünk a 18 pórusos oxigénka tódon át úgy, hagy a nyomás a 24 oxigéntérben nagyobb, mint a. 22 katódtérben. A megnövelt nyomás, amely nulla nagyságú vagy abszolút negatív lehet, segíti az oxidáló gáz, így az oxigén, tömegálvitelét a 18 pórusos oxigénkatödhoz, mimellett ..megakadályozza az oxigénszegényedést a reakciózónában a 18 pórusos oxigénkatődban és a 18 pórusos oxigénkatód élettartamának a megnövekedéséhez vezet. Ez a nyomáskülönbség a jelenlevő oxigén parciális nyomásán alapszik, ha 100o„-nál kisebb tisztaságú oxigént használunk. Abban az esetben, ha növeljük a depolarizáló gáz teljes áramlását a 24 oxigéntérben, megnő az oxigéntömegátvitel is a reakcióoldalra a katódban. Ez külö-5 IC 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
