152376. lajstromszámú szabadalom • Eljárás elektrolízis-termékek előállítására
9 152376 10 aktívszén-Súszpenzióból készül, amely híg gyantaoldatban finoman elosztott ezüsttel van keverve. Másfajta, e célra ugyancsak alkalmazható oxigénelektródokat G. J. Young, Fuel Cells (Reinhold Publishing Corporation, 1960) és Fuel Cells II. kötet (1963) c. munkái ismertetnek. A (6) és (7) ionszelektív difragmák oly módon vannak a céliában rögzítve, hogy széleik be vannak fogva a szomszédos (32) és (33), ill. (34) és (33) keretek közé. A katódteret határoló (7) kation-diafragmaként az ismert „Permaplex C^-20" diafragma alkalmazható, míg az anódteret határoló (6) diafragmaként az ugyancsák ismert „Pérmaplex A—20" diafragma. Mindkettő ä Permutit Company angol cég gyártmánya. A 2. ábrán szemléltetett cella a következő módon működik: A cella középső (9) terén keresztül telített nátriümklorid-oldatot keringtetünk. A (10) katődtérbe az üzem kezdetekor 10%-os nátriumklorid-oldatot, a (8) anódtérbe pedig 10%-os alumíniumkloríd-oldatot viszünk be. A (3) oxigénkatódon keresztül levegőt vezetünk olyan nyomással, hogy a (10) katódtérben levő folyadékban még éppen ne képződjenek buborékok. A katódot a (333) vezetéken keresztül rövidre zárjuk az anóddal. A (8) anódtérben az alumíniumnak a kloridionok jelenlétében mutatott elektrolitos oldódási nyomása elősegíti az Al -* A1+++ + 3e reakciót, így tehát az alumíniumanód fokozatosan oldódik három vegyértékű alumíniumionok alakjában, és ugyanakkor elektronokat ad le a rövidre záró (333) vezetéken keresztül a (3) oxigén- (levegő-) kálódnak, amely ezeket az elektronokat az alábbi reakció alapján, amely a (10) katódtérben végbemegy, fel tudja venni: 2Na+ + H2 0 + — 0 2 -" (2Na+ + 20H~) — 2e 2 Ez a hatás folytatódik, és ennek során a katódtérben képződött hidroxilionök valószínűleg vonzást gyakorolnák a (7) kationdiafragmán keresztül a (9) középső térben levő nátriumkloridoldat nátriumionjaira, így a nátriumhidroxid koncentrációja a (10) katódtérben folytonosan növekszik. Az itt képződött hidroxilionök a diafragma miatt nem tudnak az anódhoz vándorolni, amit egyébként megtennének, ha az anionok számára jórészt áthatolhatatlan (7) kationmembrán nem lenne jelen. Az anódtérben az oldódó alumíniumeléktród hatására kloridionok vándorolnak a (9) középső térből a (6) anionmembránon keresztül a (8) anódtérbe; a képződött alumíniumionokat a kationok számára lényegileg áthatolhatatlan (6) anionmembrán meggátolja abban, hogy a (10) katódtérbe vándoroljanak. Az eljárás további folyamán azonban tiszta vizet áramoltatunk az anódtéren és a katódtéren keresztül olyan sebességgel, hogy e terekben az eredeti koncentráció megmaradjon; a (10) katódtérből a (18) kilépőnyíláson keresztül így kb. 10%-os nátriumhidroxid-oldat, a (8) 5 anódtér bői pedig a (14) kilépőnyíláson Mer észtül kb. 10%-os alumíniumklorid-oldat távozik: mindkét távozó folyadék a példákban leírt kísérlet során 0,1%-nál kevesebb nátriumkloridot tartalmazott. 10 A cella aktív belső felületére, vagyis a cellakeretek belső felületére számítva, az alumíniumanód , oldódásának sebessége óránként 100 g/m3 volt egy oly jellegzetes kísérletben, amelyben a (9) középső térben nem tengervizet, ha-15 nem nátriumklorid-oldatot alkalmaztunk; az anódtérből távozó folyadékban pedig 8,00 g A1C13 • 6Ha O termelődött. Ez az alumíniumkloridoldat az 20 Al + 3H2 0 -* Al(OH), + — H2 másodlagos reakció következtében 16 g alumíniuhídroxidot tartalmazott. A középső térben is képződött némi csapadék, ami annak tulaj do-25 nitható, hogy az alumínium- és hidroxilionök egy része visszavándorolt a (6) és (7) membránokon keresztül. Ennek a csapadéknak a menynyisége óránként 16 g/m2 Al(OH) 3 volt; a középső cellatéren keresztül áramló sóoldat ezt a 30 csapadékot magával vitte. A csapadék így nem növelte meg észrevehető mértékben a katód- és anódmembrán ellenállását a nátrium-, ill. kloridionok áthaladásával szemben. A katódtérből távozó folyadékban óránként 381 g/m2 nát-35 riumhidroxid termelődött, 1 m2 katódfelületre számítva. Ha a (9) középső téren keresztül telített nátriumklorid-oldat helyett tengervizet áramoltattunk oly sebességgel, hogy a tengervíz száraz-40 anyagának kb. 25%-a került eltávolításra, akkor az alumíniumanód oldódásának sebessége óránként 84 g/m2 volt. A belépő tengervíz fő alkotórészeinek koncentrációja az alábbi volt: anionok: 1,90% Cl" 0,127% SO* 2", 0,07% Br~ 45 kationok: l,06%Na+, 0,13% Mg2 +, 0,04% K+, 0,04% Ca2 +. Az anódtérből távozó folyadékból kinyerhető anyagok óránkénti mennyisége, 1 m2 anődfelületre számítva a következő volt: 50 275 g Cl-24,7 g S04 2-1,1 g Br-76,4 g AP+ 55 12 g Al(OH), A katódtérből távozó folyadék az alábbi kinyerhető anyagokat tartalmazza (ionokban kifejezve) : 60 132 g OH-148 g Na+ 8,6 g K+ 12 g Mg2 + 65 43 g Ca2+ (1 m 2 katódfelületre számítva). 5
