201123. lajstromszámú szabadalom • Cellaszerkezet bipoláris elektródos, szűrőprés jellegű elektrolízis cellaegységhez
5 HU 201123 B 6 Ián vele érintkező fém anyagéval egyaránt hegeszthető. A 2. ábrán látható a 26 burkolólemez kialakítása. A 26 burkolólemezt bemélyedő 32 sapkával alakítottuk ki, amelyek a 18 anódcsúcsokra illeszkednek. A 18 anódcsúcsok és a 32 sapkák 34 feneke között helyezzük el a vanádium 30 közbetét elemeket hegesztéshez. A 18 anódcsúcsok keresztmetszetének alakja általában közömbös. A 18 anódcsúcsok 28 tetósikját azonban egy síkba esően képeztük ki. A 36 anódot előnyösen sik fémlemezből, vagy fémszövetből alakítjuk ki, anyaga pedig titán. A 36 anódot előnyösen ruténiumoxid katalizátorral vonjuk be. A 36 anód közvetlenül a 26 burkolólemezen kialakított 32 sapkák 38 sapkatetőihez hegeszthető. A 36 anód előállításánál természetesen más típusú katalizátorokat is alkalmazhatunk. A 2. ábrán látható, hogy a permszelektiv ioncserélő 27 membrán az egyik 10 cellaegység 36 anódja és a másik 10 cellaegység 46 katódja között helyeztük el, azaz egy cellaegység két egymás melletti 14 középső falelem közötti térben van kialakítva. A 22 anolitkamrában a 36 anód 27 membrán és 14 középső falelem közötti helyzetét a 16 perem 14 középső falelem függőleges szimmetriatengelyétől mért távolságéval, illetve a 18 anódcsúcsok magasságával és a 30 közbetételemek vastagságával, valamint a 26 burkolólemez szélességi méretével határozzuk meg. Célszerű, ha a 16 perem szélső mérete és a 18 anódcsúcsok magassága a 14 középső falelem függőleges szimmetriatengelyétől azonos távolságra van, hiszen ezáltal az öntvény, illetve a munkadarab egy befogással gépi úton megmunkálható. Folyadék-, illetve elektrolit szigetelési célokból a 27 membrán és a 16a függőleges peremfelület egymáshoz képesti helyzetét oly módon rendezzük el, hogy a 16a függőleges peremfelület a serpenyőszerüen kialakított 26 burkolólemez 42 kihajlított pereméhez illeszkedik, amely 42 kihajlított peremhez a 44 kerületi tömítés csatlakozik és a 44 kerületi tömítés másik oldalához a 27 membrán illeszkedik. A kerületi folyadék-, illetve elektrolitszigetelésnek számos változata megoldható, figyelembe véve, hogy a 27 membrán mindegyik, vagy mindkét oldalán elhelyezhetünk kerületi tömítést. Olyan változat is előfordulhat, amikor a serpenyőszerű keresztmetszettel kialakított 26 burkolólemez nincsellátva 42 kihajlított peremmel. Az egységes szerkezetű 12 cellaelem anyagától, illetve az elektrolit összetételétől függően szükségünk lehet arra, hogy úgy 26 burkolólemezt alkalmazzunk az anolit oldalon, mint 48 burkolólemezt alkalmazzunk a katolit oldalon. Például olyan cellaegységsornál, amelyet nátriumklorid vizes oldatával működtetünk és ahol maró hatású és/vagy hidrogéngáz keletkezik a 24 katolitkainrában, a vas alapanyagú acél teljesen megfelelő a 24 katolitkamra anyaga gyanánt, ha a maróanyag koncentráció 22% alatt és a cella működési hőmérséklete 85 °C alatt marad. Ebben az esetben az egységes szerkezetű 12 cellaelem vastartalmú acélanyaga teljesen megfelelő, azonban az anolit oldalon 22 anolitkamrát 26 burkolólemezzel kell ellátnunk, amelyet titánból készítünk. A fentieknek megfelelően az 1. ábrán nem ábrázoltunk katolit oldali 48 burkolólemezt. A 2. és 3. ábrán az egységes szerkezetű 12 cellaelem jobb és bal oldalán tükörképszerűen alakítottuk ki a 22 anolitkamrát és a 24 katolitkamrát, valamint a cellaegység jellemző szerkezeti részeit. Sikfelületű acélból készült 46 katódot a 20 katódcsúcsokhoz hegesztéssel rögzítettük. A 2., 3. és 4. ábrán látható 48 burkolólemez, amely a 24 katolitkamrában van elhelyezve, hidegen jól alakítható és megmunkálható, valamint a korroziv környezeti hatásoknak jól ellenálló anyagból van gyártva. A 48 burkolólemezre bemélyedésszerű 70 sapkákat sajtolunk, hogy illeszkedjék a 20 katódcsúcsokra. A 48 burkolólemez előnyösen kerülete mentén 72 kihajlított peremmel van kialakítva, amelyet a 16a függőleges peremfelületre illesztünk. A 48 burkolólemezt előnyösen az egységes szerkezetű 12 cellaelemhez ponthegesztéssel rögzíthetjük a 48 burkolólemezen kialakított 70 sapkák magasságában. Ha 48 burkolólemez anyaga és a 20 katódcsúcsok anyaga egymással közvetlenül nem hegeszthető, 78 közbetét elemeket használunk, amelyeknek anyagát úgy választjuk meg, hogy az önmagával, illetve mindkét hegesztendő fémmel hegeszthető legyen. A katolit oldali 78 közbetét elemeket, illetve az anolit oldali 30 közbetét elemeket természetesen kettőnél több rétegből is kialakíthatjuk, például titán, réz és egy vastartalmú anyagú réteg felületi kötésével. A találmány szerinti megoldás működését nátriumklorid oldat elektrolízisének bemutatásával szemléltetjük. A nátriumklorid oldatot folyamatosan tápláljuk a 22 anolitkamrába, a 60 anolit bevezető vezetéken keresztül, míg a friss vizet a 24 katolitkamrába a 64 katolit bevezető vezetéken keresztül tápláljuk be (4. és 5. ábra). Az elektromos áramot (egyenáramot) úgy vezetjük át a cellaegységsoron, hogy minden egyes 10 cellaegység 36 anódja pozitív a 46 katódhoz képest. Elvonatkoztatva a depolarizált katódok és anódok felhasználásától az elektrolízis folyamata a következő: A 36 anódnál folyamatosan keletkezik a klórgéz: a nátrium kationokat a 27 membránon keresztül a 24 katolitkamrába vonzza a 46 katód. A 24 katolitkamrában hidrogéngáz és nátriumhidroxid vizes oldata keletkezik. A klórgáz és a kimerült sóoldat folyamatosan távozik a 22 anolitkamrából a 62 anolit kivezető vezetéken keresztül, míg a hidrogéngáz 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
