184812. lajstromszámú szabadalom • Telep cserélhető folyóanóddal, gázzal depolarizálható elektrokémiai cella és bipoláris elem a telep és a cella kialakítására
184 812 2 Az 1—4. és a 8—11. ábrák a találmány bipoláris kiviteli alakjait, míg az 5-7. ábrák a monopoláris kiviteli alakot mutatják. A találmány szerinti telep, mint azt az ábra mutatja, cserélhető bipoláris egységekből áll. Ezek egyedi, függőleges elrendezésű lapos és vékony dobozszerű 1 katódelemek (1. ábra), amelyek ellenálló fémből, például nikkelből, rozsdamentes acélból, vagy hasonlóból készülnek. Mindegyiknek 2 homloklapja van, amelynek sima felületén 5 fogyóanód helyezkedik el. Az 1 katódclemeknek továbbá U alakú 3 felső, 3a alsó és 3b oldalsó közdarabjai vannak, amelyek előnyösen egyetlen fémdarabból készülnek. A közdarabok egyúttal támaszt képeznek 4 katód részére. A 4 katód gázáteresztő, porózus szintereit aktivált anyagból, például titánból, más szelepfémből, vagy katalizátorral, például az előzőekben ismertetett módon impregnált nikkelből, rozsdamentes acélból készül. Katalizátorként platinacsoportba tartozó fém, annak oxidja, más katalitikus hatású oxid, mint spinellek, perovszkitok, delafosszitok, bronzok és más anyagok alkalmasak. A szintereit porózus és aktivált anyagú 4 katódot előnyösen külön alakítjuk ki és az U alakú 3 felső, 3a alsó, valamint a 3b oldalsó közdarabokon támasztjuk meg. A színtereit porózus és gázáteresztő anyagú 4 katód (a későbbiekben az 5. ábra alapján ismertetendő kiviteli alakokban bemutatott 32, 34 katódokhoz hasonlóan) tetszőleges korrózióálló fémből készül. A felaprított korrózióálló fém szemcséinek szintereiését a jól ismert technikák szerint kell elvégezni, mégpedig előnyösen azok alkalmazásával, amelyek biztosítják a kereskedelmi forgalomban beszerezhető, 30...65 %-os porozitású struktúrával kialakított szűrőhatású fémcsövek és lapok előállítását. A szintereit porózus anyagú 4 katód szeletekben szilíciumból, vagy megfelelő ellenálló fémből, mint például titánból, tantálból, volframból, cirkóniumból, nióbiumból, hafniumból, vanádiumból, ittriumból, a felsorolt fémek ötvözeteiből, nikkelből, rozsdamentes acélból készülhet. A részecskék előnyösen gömbszerüek és szemcsenagyság szerint viszonylag egyenletes eloszlásúak. Kedvező, ha a szemcse nagyság értéke a 10.. .30, 30...50, 50...70, vagy 100... 150 mesh tartományokba esik. Előnyösebb a nagyobb szemcseméreteket, tehát a 10...30 és a 30...50 mesh tartományt választani. Ilyen szemcsenagyság mellett a katalizátorral impregnált és bevont katód mintegy 50 %-os porozitású, mind a folyadékokat, mind a gázokat igen hatásosan engedi át. A porozitás révén a gáznyomás úgy szabályozható, hogy a folyékony elektrolit nem árasztja el a katód pórusait és a gáz nem áramlik ki az elektrolitba. A szintereit porózus 4 katódnak a dobozszerű 1 katódelem belseje felé fordult felületeit előnyösen hidrofób tulajdonságú anyaggal, például fluor-karbon műanyaggal vonjuk be, hogy ily módon a katódfelületet a vizes elektrolit számára lényegében áthatolhatatlanná tegyük, míg a külső oldalt nem impregnáljuk, azt az elektrolit elöntheti. A dobozszerű 1 katódelemen belül levő gáz túlnyomásának hatását kiegészítve a hidrofób tulajdonságú anyag rétege gyakorlatilag kizárja azt, hogy az elektrolit a dobozszerű 1 katódelem belsejébe behatolhasson. Ettől függetlenül a dobozszerű 1 katódelemekben elvezető eszközöket helyezhetünk el, hogy a belső térbe behatoló kis mennyiségű vagy a véletlenül odakerült folyadék eltávolítható legyen. A 2 homlokfalon dobozszerű bipoláris 1 katódelem 1 ! 5 fogyóanódként cinklemezzel vagy más fogyó anódanyagból készült lemezzel van cserélhető módon ellátva. Az 5 fogyóanód lemeze a 2 homlokfalon alkalmas módon meg van vezetve, ahhoz mechanikusan kapcsolódik, mégpedig 6 szorítólemez vagy rugózó lap révén, amelyeket alkalmasan úgy készítünk el, hogy a 2 homlokfal függőleges széle mentén megfelelően hajlított lemezcsíkot hegesztőnk, vagy forrasztunk fel, míg a két függőleges lemezcsík alsó végéhez tartóként vízszintes lemezcsíkot illesztünk. Az 5 fogyóanód könnyen becsúsztatható a függőleges 6 szorítólemezek vagy rugózó lapok és a 2 homlokfal közé; ekkor az alsó lemezre támaszkodik. Az 5 fogyóanódot szükség szerint gyorsan, egy egyszerű művelettel le tudjuk szedni. Az 5 fogyóanód sima vagy durva felületű tömör vagy porózus cinklemezből, szükség szerint más megfelelő fémlemezből készülhet. A cinklernezben, annak felső részében megfelelő (az ábrán nem mutatott) lyukak készíthetők, amelyek megfogó elemekhez, például alkalmasan kialakított csipeszhez illeszkedve a csere, a behelyezés műveleteit megkönnyítik. Mind az 5 fogyóanód, mind a porózus 4 katód kisebb, mint a dobozszerű 1 katódelem oldalfalainak befogadó méretei, és ezért az 1 katódelem oldalfalainak a 4 kátédon, illetve az 5 fogyóanódon kívüli szélső felületei vannak, amelyek következőkben leírt 10 tartályban (3. ábra) kialakított 11 hornyokban vagy más alkalmas távtartó elemekben helyezhetők el. Depolarizáló gáz bevezetésére és a dobozszerű 1 katódelem belső terében a szükséges nyomás fenntartására 7 beömlés és 8 kiömlés szolgál. Az 1. ábrán látható 6 szorítólemezeken vagy rugózó lapokon kívül az 5 fogyóanódnak a 2 homloklaphoz való kapcsolása más módon is megoldható, például hőre lágyuló villamosán vezető ragasztóanyag használható az 5 fogyóanód lemezének az 1 katódelem 2 homlokfalához való erősítésére. A rugózó megfogások alkalmazása azonban célszerűbbnek tűnik, mivel az 5 fogyóanód ebben az esetben úgy is kivehető, hogy a teleptartályból a dobozokat nem kell kivenni, vagyis a telep újratöltése gyorsan biztosítható. A 2. ábrán négy dobozszerű 1 katódelem perspektivikus nézete látható, amelyből térbeli elrendezésük is kitűnik: minden 4 katód szemben van a szomszédos katódelemen levő 5 fogyóanóddal. Az első, A jelű 1 katódelem a telep — jelű negatív sarkára 24 kivezetéssel kapcsolódóan a katód helyett tömör falat tartalmaz és 6 szorítólemezzel vagy rugózó lappal megfogott 5 fogyóanódja van. A telep negatív pólusa külső terhelő áramkörbe csatlakoztatva pozitív pólusaként szerepel. Hasonlóképpen az utolsó D jelű katódelemnek csak 4 katódja van, és nincs ellátva fogyóanóddal; ez 25 kivezetéssel a telep + jelű pozitív sarkára kapcsolódik. A telep B és C jelű bipoláris 1 katódelemei a két szélső, A és D jelű 1 katódelem (félcella) között helyezkednek el, de természetesen a két szélső elem között tetszőleges számú bipoláris 1 katódelem helyezhető el a szükséges telepfeszültség előállítására. A B jelű 1 katódelemnek porózus 4 katódja van (látható a B jelű 1 katódelem kitörten ábrázolt sarkában), amely az A jelű, záróelemként szereplő 1 katódelem 5 fogyóanódjával van szemben, míg az 5 fogyóanódja a szomszédos C jelű bipoláris 1 katódelem rajzon nem látható porózus 4 katódjával van szemben, és így tovább. A B és C jelű 1 katódelemek gázbevezető 7 beömlése, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
