183256. lajstromszámú szabadalom • Bipoláris diafragmás vagy membrános elektrolizáló kád és bipoláris elem
1 ! 83 256 2 Egy acélból vagy bármely más, erre a célra alkalmas anyagból készült la katódlemezen számos 1c horony van kimunkálva, melyek egymáshoz képest párhuzamosan és egymástól azonos távolságban vannak elhelyezve, az ía katódlemeznek majdnem teljes magasságában kinyúlnak és annak alsó és felső széleitől néhány centiméternyire végződnek. Bimetall lemezből (1-2 mm vastag titán, 4-10 mm vastag réz) ld bimetall csíkokat vágunk, előnyösen 1—3 cm szélességben, amelyeknek hosszúsága az le hornyoknak megfelelő nagyságú. Az ld bimetall csíkok rézből való oldalára egymástól egyenlő távolságban egy vagy két, rézből készült le menetes csap van felhegesztve. Ezt követően az ld bimetall csíkokat beillesztjük az 1c hornyokba, majd az le menetes csapokat átvezetjük az 1c hornyok fenékrészén kimunkált lf lyukakon. Az le menetes csapokra acélból vagy egyéb, megfelelő katódos anyagból készült lg sapkás anyát csavarunk fel. A megfelelő hidraulikus tömítés egy tömítőgyűrűvel, vagy ahogy az az 5. ábrán látható, egy hegesztési varrattal érhető el. A vékony, titánból vagy „szelepfémből” készült lb lemezt az la katódlemez felületére helyezzük. Az lb lemezen előnyösen több lyuk vagy rés van kialakítva az lb bimetall csíkok felvételére, ugyanakkor a 3 terelőlemezek is résekkel vagy lyukakkal rendelkeznek, amelyek koaxiálisak az lb lemezen lévő résekkel vagy lyukakkal. A hegesztési réseknek vagy lyukaknak megfelelően mind a 3 terelőlemezt, mind pedig az lb lemezt egy munkamenetben felhegesztjük a Ti-Cu összetételű ld bimetall csík titánoldalára. A katódoldalon az 5 terelőlemezeket hegesztjük fel az lg sapkás anyákra. A bipoláris elemet végül is a 2 keret felszerelésével tesszük teljessé, amely el van látva a megfelelő be- és kivezető nyílásokkal, majd felszereljük a titán 2d burkolatot, ami tömííett módon van ráhegesztve a titán lb lemezre, végül az anódrácsozatot és a katódrácsozatot képező 4, 6 elektródákat szereljük fel. A villamos áram a 6 elektródából átáramlik a ferdelejtésű 5 terelőlemezen, az lg sapkás anyákon, az le menetes csapokon, majd az ld bimetall csík rézoldala leosztja az áramot a ferdesíkú anódbordákra, amelyek a titánból készült 3 terelőlemez 3a, 3b oldalait alkotják, majd az áram átáramlik több hegesztési ponton, amelyek összekötik a 3 terelőlemezeket és az lb lemezt az ld bimetall csík titánoldalával. Az 5. ábrán bemutatott szerelési mód igen előnyös a költséges bimetaíl-lemezek alkalmazásához viszonyítva, amelyek „szelepfémből” és acélból vannak. A találmány szerinti megoldásnál nagy hatásfokú, de minimális mennyiségű bimetall szükséges („szelepfém”/ réz), ami igen nagy költségmegtakarítással jár. Sőt mi több, igen vékony titán vagy egyéb „szelepfém”-lemezek használhatók anódburkoló lb lemezként is; ezek előnyösen 1 mm-nél vékonyabbak, mivel a 3 terelőlemezek az ld bimetall csíkok „szelepfém”-oldalára lesznek felhegesztve. Amennyiben bimetall lemezeket használunk, a titán vagy egyéb fém olyan vastagságú legyen, hogy a 3 terelőlemezeket fel lehessen hegeszteni anélkül, hogy a „szelepfém” bevonat megsérüljön (előnyösen legalább 1 mm, de lehetőleg nem kevesebb, mint 1,5 mm). A találmány szerinti eliendezés további nagy előnye, hogy a villamos áramot lényegében a réz továbbítja a bipoláris szeparátoron keresztül, aminek eredményeképpen az ohmikus veszteségek a minimumra csökkenthetők. A réz mintegy védőanyagként is szolgál, ami meggátolja a hidrogénatom diffúzióját az acélból, vagy egyéb, a hidrogénatomok számára permeabilis anyagból készült katódfelületekről a titánra, amely az anódbevonatot és az anódhoz tartozó 3 terelőlemezeket alkotja. A réz védőanyag vastagsága bőven elegendő ahhoz, hogy gyakorlatilag megakadályozza a hidrogén vándorlását a „szelepfémre” a 3 terelőlemezek hegesztési pontjainál, az ld bimetall csík „szelepfém”-oldalán, ami által elkerülhető a hidrogénatom és a „szelepfém” vegyüléséből adódó elridegülés. A 6A ábra a találmány szerinti bipoláris elem perspektivikus nézete az anód felől nézve. Ennél az ábránál is az azonos elemeket az előző ábráknál alkalmazott számokkal jelöltük. A 2 keret belső felülete, a bipoláris szeparátor lb lemez felülete és az anódrácsozatot képező 4 elektróda által meghatározott anódtér teljesen el van szeparálva a bipoláris szeparátor másik oldalán lévő katódtértől. Az anód-terelőlapok, melyeket a 3 terelőlemezek ferdesíkú falai alkotnak, az anódteret számos áramlási csatornára osztják fel. Azáltal, hogy váltakozva különböző mennyiségű gáz száll fel, recirkulációs mozgás jön létre, amelyet a 6A ábrában nyilakkal jelöltünk. A 6B ábra ugyancsak egy bipoláris elemet ábrázol perspektivikus, az anód felőli nézetben. A találmány ezen másik kiviteli alakjánál a 3 terelőlemezek váltakozva hol az egyik, hol a másik oldal felé lejtenek, a bipoláris szeparátor felületére merőleges síkhoz képest, a másik irányban, tehát hosszában és nem keresztben. Más szavakkal, a 3 terelőlemezek kinyúlhatnak a bipoláris szeparátor felületéből, ami erre merőleges, annak ellenére, hogy a szeparátor felületére merőleges síkhoz képest váltakozva, hol az egyik, hol a másik irányba lejtenek. Ilyen módon a függőleges áramlási csatornákban négyszög keresztmetszetű szakaszok jönnek létre, amelyek felfele haladva hol nagyobbak, hol kisebbek. Ebben az esetben is a csatornát oldalirányban meghatározó 3 terelőlemezek a köztük lévő gázmennyiséget arra kényszerítik, hogy áthaladjon egy olyan áramlási felületen, amely eltér a szomszédos csatorna áramlási felületétől; ennek következtében a gázbuborékok sűrűsége is eltérő lesz a két szomszédos csatornában. Ez az elektrolit felfele történő mozgását idézi elő abban a csatornában, ahol nagyobb a gázbuborékok sűrűsége, ugyanakkor a szomszédos csatornában az elektrolit lefele mozdul el. Az anódhoz tartozó 3 terelőlemezek a bipoláris szeparátortól az anódrácsozatot képező 4 elektródáig nyúlnak ki, annak két felületére merőlegesen és váltakozva hol az egyik, hol a másik oldalon lejtenek a két felületre merőleges függőleges síkhoz képest. Ilyen módon a tér teljes szélességében számos függőleges áramlási csatorna jön létre felfele váltakozóan csökkenő vagy növekvő keresztmetszetekkel. így példának okáért a függőleges X csatorna felfele csökkenő keresztmetszetű, míg a mellette lévő Y csatorna felfele növekvő keresztmetszettel rendelkezik. Az anódrácsozatot képező 4 elektródán keletkező gáz áthalad a rácsozat lyukain és felfele való haladása során a 3 terelőlemezekhez ér. Figyelembe véve a két csatorna áramlási keresztmetszeteit egy bizonyos magasságban, az X csatornában lévő elektrolitban igen nagy mértékű a gázbuborékok sűrűsége, míg az Y csatornában lényegesen kisebb mértékű a buboréksűrűség, mivel itt az elektródafelület, azaz a felfogott gáz mennyisége 5 10 15 20 25 30 35 *0 45 50 55 60 65 6
