167032. lajstromszámú szabadalom • Eljárás villamos energia tárolására és előállítására villamos energiát tároló berendezés alkalmazásával és bipoláris elektród az eljárás foganatosítására

5 167032 6 lítja az adott anyagokból vannak, egyik legfontosabb előnye az elektrolit tökéletes és egyenletes szivárgása a bipoláris elektród egyik falán át. Mint a 35 nyilak mutatják, az elektrolitnak a porózus elemen át való szivárgása az elem aljától a tetejéig mindenütt egyenletes, ugyanakkor a 29 járatok keresztmetszetén az időegység alatt átáramló elektrolit térfogata, mint a csökkenő méretű 37 nyilak mutatják, felfelé haladva csökken. A 39 nyilak hasonló módon mutatják, hogy a 31 reakciótérbe felfelé haladva hogyan nő az időegység alatt átáramló elektrolit térfogata. Nyilvánvaló, hogy a 33 felületet állandóan klórban gazdag elektrolittal érinjkeztető speciális mechanizmus nélkül az elektród felső részén csökkenne az áramfejlesztés hatásossága, mivel az elektrolit felfelé haladva veszítene klórtartalmából, így az elektród különféle helyein egyenlőtlen mértékben keletkező potencia, részben belső rövidzárlatok következtében, csökkentené a működés hatékonyságát. A találmány szerinti cella elemeit tartó keretszerkezet alkalmas szigetelő műanyagból, előnyösen polivinilkloridból, PVDC-ből, fenolformaldehidgyantából, klórozott poliészterből, akrilonitrilo-butadién-sztirén gyantából, polipropilénből vagy polietilénből lehet, de lehet keménygumiból vagy más, klórt és fém- (cink-) sót tartalmazó vizes oldatnak ellenálló alkalmas szigetelőanyagból is. A keretszerkezet előnyösen olyan kialakítású, hogy több, például 10-30, bipoláris elektródot képes befogadni, és el van látva az ezeknek megfelelő elektrolit hozzávezetésekkel és elvezetésekkel. A keret elektródokat tartó és egymáshoz szorított rekeszekből is állhat. Egy lehetséges kiviteli alak nyomólapos és keretes szűrőpréshez hasonló, és az elektródok között a cellaközi távolságot tartó szigetelő betétdarabok vannak, amelyek egyúttal megakadályozzák az elektródok érintkezéséből eredő rövidzárlatokat. A találmány szerinti cellákból álló telepekhez megfelelő elektrolitcirkulációt is biztosító keretek természetesen sokféleképpen tervezhetők és állíthatók elő. Az általában függőlegesen elhelyezkedő, át nem eresztő fal bármely olyan alkalmas anyagból készülhet, amelyre fémelektród rögzíthető vagy amely ilyennel bevonható. Bár szintetikus szerves gyanták vagy gumik is alkalmazhatók, célszerű szenet használni, amely eléggé át nem eresztő ahhoz, hogy külső felületén vékony fémes bevonat jöhessen létre, amelyet cella- vagy elektrolitnyomás nem tud leválasztani, mivel ilyen nyomást a fal nem enged át. Alkalmazható porózus szén is, ha a külső felületet gyantákkal kezelve gázt és folyadékot át-nem-eresztővé tesszük. Előnyösebb azonban, ha grafitot alkalmazunk, mivel ez kitűnő vezető, az elektrolittal nem lép reakcióba, és alkalmas arra, hogy az elektród felületére kerülő fém rajta bevonatot képezzen vagy más módon hozzá kötődjék. Bár az elektród át nem eresztő fala különféle vastagságú lehet, a grafitfal előnyösen 0,1-2,5 mm, különösen 0,1-1 mm vastagságú. Az elektród maga sokféle méretű lehet, de előnyös olyant alkalmazni, amelynek nagyobb a felülete (egyetlen külső, bevonható felületre vonatkoztatva), számszerűen 50—1000 cm2

, előnyösen 100-400cm2

, amely általában 0,5-100 A/dm

2 célszerűen maximum 1 A/cm2

azaz 100 A/dm

2 5 áramsűrűség mellett sül ki. Az elektród porózus eleme közelítőleg azonos alakú és méretű, mint az át nem eresztő fal, mivel ahhoz illeszkedik, és azzal együtt belső járatokat alkot, amelyeken át az elektrolit a cella 10 reakcióterébe jut. A porózus elem átalában az ismert állati vagy növényi eredetű aktivált szénből készül, amelynek felülete igen nagy, de készíthető olaj vagy gáz elégetése vagy pirolizálása útján nyert szénből is. Ugyancsak alkalmazhatók egyéb 15 olyan ismert elektródanyagok, amelyek jó vezetők és a környezettel szemben kellőképpen ellenállóak vagy közömbösek, mint például szintereit titán vagy rutil, nemesfém vagy oxid katalizátorral, például platinával vagy ruténiumoxiddal. Igen 20 apró, nagyfelületű részecskék alkalmazása javítja az oldott klór érintkezését a cella egyik falát alkotó porózus elektródelem belső felületével. Az elektródelem (a következőkben egy előnyös anyagának megfelelően szénként fogjuk említeni) po-25 rozitása olyan, hogy keresztmetszetének 20-80%-a szén, a többi pedig az elektrolit áthaladását lehetővé tevő pórus. A széntartalom előnyösen 30—60%. A porózus szén különféle méretű granulált vagy őrölt, aktivált vagy egyéb szénből 30 készülhet. A pórusok mérete, illetve a széntartalom a szemcsenagyság és a gyantatartalom változtatásával szabályozható. A szénhez kötőanyagként gyantát szokás alkalmazni, amely utólag kiégethető vagy vegyi utón eltávolítható, és a 35 visszamaradó pórusok alkalmasak az elektrolit átszivárogtátására. Az alkalmas elektródanyagok tekintetében lásd az Encyclopedia of Chemical Technology (2nd Edition), Kirk and Othmer 4. kötetének 58. oldalát. 40 A porózus szén pórusainak átlagos átmérője általában 5-300 mikron, előnyösen 10-100 mikron, még előnyösebben 25-50 mikron között van. A porózus szén legkisebb transzverzális vastagsága (az elektród nagyobb felületére transz-45 verzáüsan) 0,3—4 mm között, általában 0,5—2 mm között van. A porózus szénfal, a legvastagabb helyen, 1—5-szörös vastagságú a grafitfalhoz viszonyítva. • Bár mind az át nem eresztő fal (a követ-50 kezőkben a legelőnyösebb anyagának megfelelően grafitként fogjuk említeni), mind a porózus elem utólagos megmunkálással is ellátható az elektrolitot vezető függőleges járatokkal, általában előnyösebb, ha a porózus szenet préseléssel vagy 5S más módon eleve a járatokat tartalmazó alakra hozzuk. Az adott esetben a járatokat úgy alakítjuk ki, hogy a grafitfalat és a porózus elemet szorosan összeillesztjük, mikoris a porózus elemben előzőleg hornyokat alakítunk ki. A 60 járatok száma általában 5-25, mélységük 0,5-2 mm, szélességük 0,5-5 mm. A járatok szélességének és mélységének viszonya általában 2:1 és 10:1 között van. A porózus elemet bármely alkalmas ragasztóanyaggal, előnyösen poli-65 mer gyantával (hőre keményedő vagy hőre 3