167032. lajstromszámú szabadalom • Eljárás villamos energia tárolására és előállítására villamos energiát tároló berendezés alkalmazásával és bipoláris elektród az eljárás foganatosítására
7 167032 8 lágyuló), hozzáerősíthetjük a grafitfalhoz. Alkalmas gyanták azok, amelyek a környezeti hatásokkal szemben közömbösek, mint például az epoxigyanták. A gyantaréteg vastagsága általában igen kicsi, előnyösen 0,01-0,5 mm. A gyanta általában az egész érintkezési felületet befedi. A hornyok természetesen az át nem eresztő elektródban is lehetnek, azonban jobb, ha a porózus elektródban vannak, mivel ez vastagabb, mint az , át ném eresztő elektród, és ezért szerkezetileg erősebb. Az igen erősen elektropozitív fém, amely a telepnek az elektródokkal érintkező fémhalogenid elektroliton át folyó egyenáram utján való töltése során a grafit külső felületén leválasztható, bármely olyan alkalmas fém lehet, amelynek elektromotoros ereje elég nagy ahhoz, hogy az alkalmazott halogénnel megfelelő telepfeszültséget hozzon létre, például a periódusos rendszer IIB vagy VIII csoportjába tartozó fém. Bár a vas, a kobalt és a nikkel elektromotoros ereje is megfelelő értékű, a legalkalmasabb fém a cink, mivel gyakorlatilag ennek a legnagyobb az elektromotoros ereje és legkisebb a relatív súlya. A 3 713 888 számú Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírás melynek címe „Halogénhidrátok", valamint a jelen bejelentéssel egy napon benyújtott „Berendezés villamos energia tárolására" című 165 724 lajstromszámú szabadalmi leírás további alkalmas fémeket sorol fel. A grafitelektród cinkbevonatának vastagsága általában 25-4000 mikron, előnyösen 100-1500 mikron között van, de megfelelő körülmények között más vastagság is alkalmazható. Más fémek alkalmazása esetén a vastagság hasonló lehet. Az elektrolit olyan sót tartalmaz, amely megfelel az elektród egyik felületén alkalmazott fémnek és az alkalmazott halogénnek. Bár halogénként bróm is alkalmazható, igen előnyös a klór alkalmazása. Ennek megfelelően az elektrolit általában cinkkloridot tartalmaz. Az elektrolitban a fémhalogenid-koncentráció vizes közegben 0,1%-tól telítettségig terjedhet, azonban az említett 3 713 888 számú Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásban közölt, halogénhidrát tárolására alkalmas maximális koncentrációt figyelembe véve a fémklorid-koncentráció előnyösen 5-50%, még előnyösebben 10-35% között van. A cink-klór-cink kloridrendszer előny ösebb, mint a brómra épülő, mivel a klór könnyebb a brómnál, ami a telep energiasűrűsége szempontjából fontos, ugyanakkor a telep töltésekor könnyebben távolítható el az elektrolitból. Mivel a klór az elektrolitban rosszabbul oldódik, mint a bróm, kevésbé diffundál a cinkelektródhoz, és így a cinkkel kevésbé lép önkisülési reakcióba. A klór, mivel gáz, eltávozik és könnyen visszanyerhető, előnyösen klórhidrát formájában, amelyből a telep kisütése és külső motorok stb. árammal való táplálása céljából a kívánt időben felszabadítható. Az elektrolit cinkklorid-koncentrációja a töltése és a kisülés alatt 15-35% között van, a nagyobb koncentráció a töltés kezdetének és a kisülés végének felel meg. Az elektrolit hőmérséklete széles tartományban változhat, de általában 0—80 C°, előnyösen 15-40 C° között van. A nyomás 0,5-10 at között lehet, előnyösen azonban 0,8-2 at között 5 van, és még előnyösebben 1 at ± 10%. Bár a telep működéséhez az elektrolitba további anyagokat bevinni nem szükséges, célszerű olyan anyagok hozzáadása, amelyek szabályozzák a cink lerakódását a katódon, illetve leválását 10 arról, és megakadályozzák a dendritképződést. Működés közben 15-40 C° közötti, előnyösen 30 C° körüli hőmérsékletű, telített vagy közel telített, 0,2-3 térfogatrész klórt tartalmazó cink-15 klorid-oldatot vezetünk az elektródnak az át nem eresztő, illetve porózus szénlap közötti járataiba, és a porózus szén pórusain át a cella reakcióterébe, mégpedig olyan mennyiségben, hogy a cellában felfelé irányuló áramlás átlagos lineáris 20 sebessége 2-100 cm/sec. Az ilyen sebességű áramlás kialakításához szükséges nyomáskülönbség 0,01-1 kg/cm2 között van. A kapott üresjárási cellafeszültség 2,1 V körül van. 125 cellából álló telep körülbelül 5000 wattóra energiát képes 25 tárolni. Az elektrolit átáramlik a reakciótéren, majd összekeveredik a többi cellákból kilépő elektrolittal. Az elektrolithoz ezután kiegészítőleges klórmennyiséget adunk, hogy a kívánt klórtarta-30 lom, például 2-3 térfogatszázalék, helyreálljon. A klórt előnyösen klórhidrát szolgáltatja, és egyes esetekben bizonyos mennyiségű klórhidrát az elektrolittal bejuthat a cellába, és ott szabadíthatja fel klórtartalmát. A klórhidrát alkalmazása 35 különösen előnyös, mivel a klórozott víz csökkenti a cinkklorid-koncentrációt, amely bizonyos mennyiségű cink feloldódása révén megnőtt, továbbá a klórnak a reakciótérbe való jutás előtti ionizációját, így elfogadhatóan állandó cinkklorid 40 koncentrációt eredményez. A hidrátot a jelen bejelentéssel egy napon benyújtott 3 713 888 számú, „Klórhidrát előállítása" című Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásban ismertetett módszerek egyikével állíthatjuk elő. 45 A kisülés során a találmány szerinti, előnyösen átszellőzött elektródok a nem oldott gázt, előnyösen klórgázt, a porózus elektródon levő 40 lyukakon át recirkuláció céljából a 19 elvezetésbe 50 engedik jutni. Az elektrolitban fel nem oldott klórgáz tehát folyamatosan áramolhat a recirkulácios rendszerben. Az elektródon levő lyukak átmérője általában 0,1-3,0 mm, előnyösen 0,5-1,5 mm, még előnyösebben, 0,7-1,3 mm ko-55 zött van. Az oldott gázt tartalmazó elektrolit általában úgy nedvesíti a porózus elektródot, hogy az elektrolitban levő buborékok nem tudnak átjutni a porózus elektródon. Az elektród felső részén kialakított lyukak tehát lehetővé teszik, 60 hogy a gáz recirkuláció céljából a 19 elvezetésbe jusson. A telep kisülése után a cellák feltöltése úgy történik, hogy megfelelő feszültségű egyenáramú áramforrást kapcsolunk az elektródókra, mégpedig 65 úgy, hogy az áramforrás pozitív pólusát az 4
