178654. lajstromszámú szabadalom • Szervetlen anizotróp üreges szálak
7 178654 8 1. ábra egy polimer prekúrzor üreges szál keresztmetszetének a mikrofotogramja, amely a fémkomponenst 50súly% nikkeloxid és 50súly% vasoxid elegyeként tartalmazza, és amely sugárirányban anizotrop belső hézagtérfogatú falszerkezettel rendelkezik, a 2—4. ábrák olyan sugárirányban anizotrop belső hézagtérfogatú falszerkezettel rendelkező üreges szálak keresztmetszetének (vagy a keresztmetszet egy részének) a mikrofotogramját mutatják, amelyek tömör réteget foglalnak magukban a szál külső felületénél (2. ábra), belső felületénél (3. ábra) és a falszerkezetben (4. ábra). Az 5. ábra egy karmantyúval összefogott találmány szerinti fémszálas kis csőköteg végének a képét szemlélteti (50-szeres nagyítás), a 6. ábra egy egyenletesen pórusos kéreggel rendelkező találmány szerinti üreges szál külső felületének a mikrofotogramját mutatja, a 7. ábra olyan hidrogéndiffúziós készüléket szemléltet vázlatosan, amely találmány szerinti üreges szálakat tartalmaz, a 8. ábra egy találmány szerinti üreges szálat és ezüst karmantyút mutat be vázlatosan valamely fűtőelembe való beépítésre elektródelemként elrendezve, és a 9. ábra a 8. ábra szerinti elektródelemeket tartalmazó fűtőelem vagy cella metszetét szemlélteti. A találmány szerinti, lényegben szervetlen, monolit üreges szálak egy sugárirányban anizotrop belső hézagtérfogatú falszerkezettel rendelkeznek. Ezek a szálak egyedülálló tulajdonságúak, jellemző rájuk a nagy felület (mind a falszerkezetben, mind a belső és külső felületen), e felületekhez való könnyű hozzájutás és az a tulajdonságuk, hogy képesek ellenállni magas hőmérsékleteknek és nyomásoknak, valamint a kedvezőtlen kémiai környezetnek. A találmány szerinti eljárással előállított szálak területen hozzájárulnak a munka megkönnyítéséhez, például a membránnal való folyadékszétválasztásnál (membránok hordozójaként vagy membránokként) fűtőelemeknél és hasonló területeken. Ezek a folytonos szálak viszonylag gazdaságosan állíthatók elő széles körben különböző fizikai alakváltozatban, különböző típusú szervetlen anyagok felhasználásával. Ezen túlmenően azt találtuk, hogy ezek a szálak nagy mennyiségben állíthatók elő kis költséggel csupán névleges veszteségekkel, amelyek bizonyos hibák és elégtelenségek következményei. A találmány szerinti szálak lényegében szervetlen anyagok, amelyeket a kívánt falszerkezetű üreges szálakká szintereltünk. A szinterezhető szervetlen anyagok e szervetlen anyagok széles csoportját ölelik fel. Az előnyös szinterezhető szervetlen anyagok fémek. Különösen előnyösek a hidrogén által átjárható fémek, így a nemesfémek, nikkel és hasonlók, valamint ezek ötvözetei. A vas és ötvözetei különösen hasznosak. Nikkel és ötvözetei, valamint a vas a legelőnyösebb fémek. A szinterelhető szervetlen anyagok kerámiák, így alumíniumoxid, /3-alumíniumoxid és hasonlók lehetnek. Szinterezhető szervetlen anyagokként cementek és más anyagok, így vasfém/alumíniumoxid, nikkel/titánkarbid és hasonlók is használhatók. Ezek a szálak sugárirányban anizotrop belső hézagtérfogatú falszerkezettel rendelkeznek. Más szavakkal, míg a szál falának egyik zónája viszonylag nagy hézagtérfogattal rendelkezik, például a kerületi belső zónában, a szál másik zónája lényegesen kisebb hézagtérfogatú, például a kerületi külső zónában. Ezek ellentétben állnak az előzőleg ismert látszólagos izotróp pórusos szervetlen üreges szálakkal (például üvegszálakkal), amelyek lényegében ugyanolyan hézagtérfogattal rendelkeznek a szál falának egészében és a nemesfém csövekkel, amelyek izotróp sűrűséggel vagy tömör falszerkezettel búnak. A találmány szerinti szálak szálfal•szerkezetének az egyedülálló belső hézagtérfogata bármely sugárnál (a száltengelyre merőlegesen) az üreges szál középpontjától kiindulva lényegében egyenletes. Más szavakkal, ha az ilyen szálak koncentrikus furatúak, általában a belső hézagtéifogat a fal minden pontján koncentrikusan elhelyezkedő hengeres gyűrűn a száltengely körül lényegében ugyanaz. Körköröstől eltérő alakú szálakat is készíthetünk, így például négyzet, hexagonális, csillag vagy téglalap alakú vagy bordás szálakat. Ilyen alakok befolyásolhatók az alkalmazott szálhúzófej alakjával, továbbá a szálé xtrudálás és formálás körülményeivel. A teljes belső hézagtérfogat (mégpedig a szál névleges külső és belső felülete által bezárt térfogat) általában körülbelül 15%-tól körülbelül 95%-ig terjed. A belső hézagtérfogatok előnyös tartománya körülbelül 45% és 90% között van. Különösen előnyösek az olyan szálak, amelyeknek a belső hézagtérfogata a kerületi külső zónában 10%-tól körülbelül 35%-ig, a belső hézagtérfogata a kerületi belső zónában pedig 75%-tól 95%-ig terjed. Már említettük, hogy ezek a szálak nagy felületitek és viszonylag kis külső átmérőjük miatt a térfogategységenkénti diffúziós felületük rendkívül nagy. Ezek a szálak különösen nagy és hasznos felülettel rendelkeznek a falszerkezetben is. Mivel a szervetlen anyag valószínűleg kétféle képességgel rendelkezik, így a szál hordozóanyagaként és/vagy funkciós szerkezeteként alkalmas és használható katalitikus anyagként is, amely katalizálja a szálfelülettel kapcsolatba kerülő reakciókat, ezek a szálfalban levő felületek nagyon jelentős előnyöké biztosítanak. ^ .. „. Ezeknek a szálaknak a külső átmérője körülbelül 2000 mikronig terjed. Nagyobb méretű, így 3000—4000, sőt 6000 mikronig terjedő külső átmérőjű szálakat is készíthetünk. Az ilyen nagyobb méretű szálak fala is vastagabb és e falaK térfogategységenként kevésbé aktív diffúziós fewletet szolgáltatnak vagy a lehetséges működési körülmények között költségesek. Az előnyösen szálak külső átmérője 50 és 700 mikron között van, legelőnyösebbek a 100 és 550 mikron közötti átmérőjű szálak. A falvastagság a kívánt furatmérettől függ a túlzott nyomásesés elkerülése érdekében. A szálak falvastagsága körülbelül 20 mikrontól körülbelül 300 mikronig teljed. Különösen előnyösek azok a szálak, amelyeknek a falvastagság* 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
