183118. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés elektrolitikus anyagátvitelre
1 183 118 2 A találmány már említett és további céljait és előnyeit az alábbi részletes leírásban ismertetjük. A találmány szerinti új struktúra egy lényegében sík és vízszintes, nyitott szerkezetű elektródafelületet tartalmaz, amely tetszőlegesen egy külső elektrokatalitikus felülettel látható el, az elektróda-felület hátsó részén egyenletes eloszlásban több terelőlap van elhelyezve, amelyek egy függőleges tengelyhez viszonyítva váltakozva ellentétes irányban lejtenek, a terelőlapok alsó szélei a lyukacsos elektróda felső felületén váltakozó felületsorozatokat képeznek, amelyeket a terelőlapok két egymással szomszédos felfelé összetartó felülete, illetve két egymással szomszédos felfelé széttartó felülete határol, továbbá az áramnak az elektródafelülethez való egyenletes hozzávezetésére szolgáló eszközök vannak kialakítva. Ez a szerkezet kiküszöböli az ismert megoldások hátrányait, és nemcsak új cellákhoz, hanem már meglevő cellákhoz is alkalmazhatók. A találmány szerinti eljárást az jellemzi, hogy a lényegében sík, lyukacsos anódszerkezeten az anód teljes felületén egyenletesen elosztott terelőlapok sorozata van elhelyezve, amely terelőlemezek egy függőleges tengelyhez viszonyítva ellentétes irányban lejtenek. Ezeknek a váltakozva lejtő terelőlapoknak az alsó szélei a lyukacsos és lényegében sík anód felső felületén váltakozó felületsorozatot képeznek, amelynek elemeit terelőlapok két egymással szomszédos felfelé összetartó felülete, illetve két egymással szomszédos felfelé széttartó felülete határolja. Ezek a teelőlapok akadályt képeznek az anód felületén keletkező és felfelé emelkedő gázbuborékok számára, és az elektrolit felfelé irányuló mozgását hozzák létre két felfelé összetartó terelőlap között, és lefelé irányuló áramlást két felfelé széttartó terelőlap között. A terelőlapok egyenletesen vannak elosztva az anód teljes felülete mentén, és magasságuk egyenlő lehet, vagy nagyobb lehet, mint az áramot az anódhoz vezető szerkezet magassága, de kisebb, mint az elektrolit szintje a cellában, hogy ne gátolják az elektrolit áramlását. A terelőlapok hidrodinamikai eszközöket képeznek, amelyek kényszeritett konvekciós áramlást hoznak létre az elektrolitban az elektrolit nagy tömege és az elektródák közötti résben levő elektrolit között, az anód teljes aktív felülete mentén, egyenletesen. Az anód felületén keletkező gázbuborékok által keltett felfelé irányuló áramlás útján elérhető hidraulikus energia nemcsak visszafelé áramló mozgást kelt az elektrolitban, hanem mindenekelőtt kiküszöböli az elektrolit nem egyenletes visszaáramlását is az anód aktív felületén. A terelőlapok előnyösen egy sík vagy enyhén hajlított lemezből készülnek, amelyek hosszúsága lényegében egyenlő az anód szélességével, és úgy vannak elhelyezve, hogy széleik egymással párhuzamosak, egymástól bizonyos távolságban helyekednek el, és a függőleges tengelyhez viszonyítva váltakozva ellentétes irányban lejtenek. A terelőlapok alsó szélei érintkeznek az anódháló felső felületével, vagy annak közvetlen közelében helyezkednek el. A terelőlapok felületére merőleges függőleges metszetben az anódháló és a terelőlapok által képzett szerkezet egy sorozat fordított trapézszerü alakzattal ábrázolható, ahol az anódháló metszetei és a terelőlapok metszetei az alakzat alsó alapjait és a lejtős oldalakat képviselik, míg a terelőlapok felső végei határozzák meg a felső alapot. Nyilvánvaló, hogy a lejtős oldalak íveltek is lehetnek, hogy így Veníuri-tipusú keresztmetszetet alkossanak, vagy törtvonalúak is lehetnek, amelynek egyes szakaszai különböző dőlésszögűek. Még előnyösebben az anódháló metszet váltakozva hosszú és rövid szakaszokra osztható, amelyeket a) két szomszédos felfelé összetartó terelőlap alsó végei és b) az említett terelőlapok egyikének alsó vége és a következő a sorozatban vele szomszédos terelőlap alsó vége határoz meg, ahol ez a két utóbbi ey pár felfelé széttartó terelőlapot képez. A metszetben a hosszú és a rövid szakaszok nagy és kis elektródafelületeknek felelnek meg a síkban. A teljes anódfelület így előnyösen szabályosan váltakozó nagy és kis felületek sorozatára van osztva. Ez nagyban hozzájárul a keltett cirkulációs mozgás fokozásához, még viszonylag kis magasságú terelőlapok esetében is. Tekintve, hogy állandósult állapotban az anód egy felületegységén keletkező gáz mennyisége állandó, az anód síkjában egy pár felfelé összetartó terelőlap párral meghatározott nagy felületnek megfelelő anódfelületen keletkező gáz az említett terelőlapokba ütközik, és a közöttük levő elektroliton át felfelé emelkedik, míg ugyanezen a módon az anódnak a kis felületnek megfelelő területén keletkező gáz két felfelé széttartó terelőlap között levő elektroliton át emelkedik felfelé. Az egyszerűség kedvéért úgy tekinthetjük, hogy az elektrolit és a gázbuborékok által alkotott keverék sűrűsége sokkal kisebb az összetartó terelőlapok között, mint a széttartó terelőlapok között. így az elektrolit felfelé irányuló áramlása jön létre minden egyes felfelé összetartó terelőpár között, és lefelé irányuló áramlás alakul ki minden egyes felfelé széttartó terelőlappár között. Ennek a kombinált hatásnak az eredményeként többszörös cirkuláló mozgás jön létre az anód-struktúra feletti elektrolitból az anódfelület és a katód közötti elektrolit felé, a lyukacsos elektródalemez nyílásain át. A cirkuláló mozgás gyakot uailag az egész anódfelületet érinti, így nem lép fel anion-koncén trációgradiens az anódfelület mentén, aminek következtében egyenetlen lenne az anód áramsűrűségének eloszlása, ami az anód inaktiválásához vezethetne. A találmány szerinti eljárás előnyös továbbá azért is, mert a visszaáramlás sebessége úgy változtatható, hogy alkalmazkodjék az adott üzemi feltételekhez, így néldául az áramsűrűség, a sóoldat cirkuláltatási sebessége, vagy kimerülést sebessége, az anód-struktúra vagy háló zárt-üres felületeinek aránya, stb. tekintetében. A fentiekben leírt terelőlapok által keltett cirkulációs sebesség egy széles tartományban változtatható, miközben a terelőlapok effektiv magassága, azaz a terelőlapok felső széle és az anódfelület közötti távolság állandó - az egyes széttartó terelőlap-párok által meghatározott anódfelület beállításával, azaz a nagy/kicsi felületarány változtatásával. Ez könnyen teljesíthető 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
