183256. lajstromszámú szabadalom • Bipoláris diafragmás vagy membrános elektrolizáló kád és bipoláris elem
1 183 256 2 2. ábra az 1. ábra felső részének kinagyított képe, a 3. ábra a találmány egy másik kiviteli alakját képviselő bipoláris, diafragmás elektrolizáló kád bipoláris elemének részleges felülnézete, a 4. ábra az 1. ábra IV-IV vonala mentén vett függőleges metszeti képe, az 5. ábra egy további előnyös kiviteli alakot jellemző bipoláris elem felülnézetének részleges, kinagyított képe, a 6A és 6B ábrák a találmány szerinti elektrolizáló kád bipoláris elemének perspektivikus nézete az anód felől nézve, a 7. ábra az összeszerelt állapotban lévő elektrolizáló kád oldalnézete. Hivatkozással az 1. ábrára, amely a bipoláris, diafragmás elektrolizáló kád elemsorát reprezentáló két bipoláris elemet mutat be, melyek nátriumklorid-oldat elektrolízisére alkalmasak, valamint a 2. ábrára, amely ennek kinagyított részletét mutatja be, mindegyik bipoláris elem egy bipoláris 1 falat vagy válaszfalat foglal magába, ez előnyösen bimetall és robbantásos kötéssel és/vagy laminálással állítható elő. Az említett bimetall magába foglal egy acéllemezt vagy egyéb alkalmas la katódanyagot, amely mintegy 7—15 mm vastagságú, és egy másik fémlapot, ami vagy titán, vagy „szelepfém” (valve metal), amelynek vastagsága 1—2,5 mm. A négyszögletes 2 keret 15—30 mm vastagságú hegesztett acélrudakból készül. Az anódteret meghatározó keretfelület titánból vagy „szelepfémből” (valve metal) készült 2b lemezzel van bevonva, amely tömített módon van ráhegesztve a bipoláris 1 fal titánból vagy „szelepfémből” készült 1b lemezére. Az előnyösen 1,5-3 mm vastagságú titánlemezből készült, csatornaként kialakított, trapéz alakú 3 terelőlemezeket előnyösen az lb lemezen, a 3 terelőlemezek fenekén kialakított nyílásokon vagy lyukakon keresztül hegesztjük fel. A 3 terelőlemezek függőleges irányban az anódtér majdnem teljes magasságában elnyúlnak és a 2 keret belső felületétől bizonyos távolságban (ami előnyösen néhány centiméter nagyságrendű, lehetőleg több mint 3 cm) végződnek. A 3 terelőlemezek egymástól egységes távolságban vannak elhelyezve az anódtér teljes szélességében. Az anód titánból vagy „szelepfémből” készült szita vagy terpesztett lemez alakú 4 elektróda, ami be van vonva megfelelő ellenállással rendelkező, nem passziválható anyaggal (lásd a 3.711.385 és 3.778.307 sz. USA szabadalmi leírásokat). A célnak megfelelő anódbevonatok lehetnek a platinacsoporthoz tartozó fémoxidok, nem-nemesfémek oxidjainak vezetőképes keveréke, így például pervoszkitok, spinellek stb. a háló vagy terpesztett lemez alakú 4 elektróda a komplanárisan elrendezett 3 terelőlemez szélére hegeszthető fel, de ahogy ez a leírás további részéből kitűnik, a felhegesztés el is hagyható. Az anódtér A mélységének függvényében a trapéz alakú 3 terelőlemez 3a és 3b oldalainak lejtése, valamint az egyes 3 terelőlemezek közötti B távolság oly módon van kialakítva, hogy a 3 terelőlemez 3a és 3b oldalainak két éle által befogott anódfelület (az 1. ábrában C-vel jelölve) és a 3 terelőlemez áramlási keresztmetszete közötti arány eltér a két szomszédos 3 terelőlemcz 3a és 3b oldala által befogott anódfelület (az 1. ábrában D-vel jelölve) és a szomszédos két 3 terelőlemez ugyanazon két 3a és 3b oldalai által oldalirányban meghatározott áramlási keresztmetszet közötti aránytól. Teljesen lényegtelen, hogy a két említett arányszám közül melyik a nagyobb, csak az a lényeges, hogy egymástól különbözzenek. Jelen kiviteli alak esetében például az egyik arányszám 1,5-8-szor nagyobb lehet, mint a másik, így például egy körülbelül 1 méter magasságú 3 terelőlemez esetében előnyösen 3—5-ször nagyobb az egyik arányszám, mint a másik. Az 1. és 2. ábrákban ábrázolt kiviteli alak esetében a C anódfelület 3 terelőlemez áramlási keresztmetszet arányszám háromszor akkora, mint a D anódfelület és a mellette lévő két szomszédos 3 terelőlemez áramlási keresztmetszetének arányszáma. Lényegében a bipoláris elemek anódoldalával kapcsolatosan leírtaknak megfelelően, a bipoláris elem acéllemezéből készült la katódanyagára 1,5-3 mm vastagságú trapéz alakú 5 terelőlemezek vannak felhegesztve, amelyek előnyösen acél-, nikkel- vagy egyéb más lemezanyagból készülnek és jó ellenálló képességet tanúsítanak a kausztikus anyagokkal és a hidrogénnel szemben; a felhegesztést előnyösen a megfelelő anódoldali 3 térelőlemezekkel ellentétes irányban végezzük. Ebben az esetben a trapéz alakú 5 terelőlemezek függőleges irányban majdnem a katódtér teljes magasságában kinyúlnak és a keretfelülettől 3 cm-nyire végződnek. A katódszita vagy terpesztett lemez alakú 6 elektróda acélból, nikkelből vagy bármely más anyagból készülhet, amely jó ellenálló képességgel rendelkezik a kausztikus anyagokkal és a hidrogénnel szemben. A szita vagy terpesztett lemez alakú 6 elektróda felhegeszthető - bár ez nem szükségszerű - a trapéz alakú 5 terelőlemezek ferdesíkú oldalainak komplanáris élére. A befogott katódfelületek és a megfelelő áramlási keresztmetszetek közötti arányszám — ahogy azt már az anódoldallal kapcsolatosan ismertettük — 1,5—8 értékű tényezővel különbözhet. így például, ha egy katódtér egy méter magasságú, a tényező értéke előnyösen három és öt között van. A bipoláris elemeket vonórudakkal vagy a két monopoláris véghelyzetű anódos vagy katódos elem között elhelyezett pneumatikus vagy hidraulikus emelőkkel szereljük össze, ily módon létrehozva a nagy teljesítményű elektrolizáló kádat. Ahogy az az 1. ábrából kitűnik, a 7 diafragma az egyik bipoláris elem anódrácsozata és a sorban mellette lévő bipoláris elem katódrácsozata között helyezkedik el; ez előnyösen egy kationokat átbocsátó membrán, ami viszont nem ereszti át a gázt és a hidrodinamikus folyadékáramot. Előnyös kialakítású membrántípusnak tekinthető például az a 7 diafragma, ami egy vékony tetrafluoretilén/perfluorszulfoniietoxivinil éter kopolimer filmből áll ; ez néhány tized mm vastagságú és a du Pont de Nemours cég hozza forgalomba NÀFION név alatt. A 2 keretek tömítő felülete és a 7 diafragma között megfelelő 8 tömítések vannak elrendezve. Előnyösen mind az anódrácsozat 4 elektródája, mind pedig a katódrácsozat 6 elektródája majdnem érintik a 7 diafragmát a cella összeszerelése után, de ezek egymástól bizonyos távolságban is elhelyezkedhetnek úgy, hogy a közöttük lévő távolság általában ne haladja meg a 2 mm-t. Mind az anód 4 elektróda, mind pedig a katód 6 elektróda valamilyen villamosán vezető, elektrokémiailag ellenálló anyag részecskéinek porózus rétegeiből állhat, amely a 7 diafragma megfelelő oldalára melegr; 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
