180719. lajstromszámú szabadalom • Levegő-depolarizált klóralkáli cella és eljárás annak működtetésére
7 1807 19 8 szánt elektródoknál, amelyek eiektrolitikus reakcióknál kerülnek felhasználásra. Számos anyag ismert, amely az ábrán bemutatott 16 cellaközfal készítésére használható. Egyik faltípus a lényegében vizáinemeresztő vagy kationcserélő membrán, amely ismert a szakterületen. Ilyen vízátnemeresztő kationcserélő membrán az is, amelyet a találmány szerinti berendezésben használunk, és amely egy vékony fluorozott kopolimer-film szuifonsav-csoporíokkal. A flluorozott kopolimer a következő általános képletű monomerekből származtatható le: cf2=cf(R)„so2f, (I) amelyben az —S02F csoportok —SOjH csoportokká alakíthatók, és CF2 -CXX1, (2) ahol R az első képletben egy R' S " ' 1 ’ —C F—C F2— O ( C F Y—C12—O > , ; csoportot képvisel, amelyben R1 fluoratom vagy 1—10 szénatomos fluoralkil-csoport, Y fiuoratom vagy trifluormetil-csoporr, m értéke 1, 2 vagy 3 és n jelentése 0 vagy 1, X fluoratom, klóratom vagy trifluormetil-csoport, és X' megegyezik X jelentésével vagy CF,(—CF2—)aO— csoport, ahol a értéke nulla vagy I—5 értékű szám. Ezek olyan kopolimereket eredményeznek, amelyekben a következő szerkezeti egységek ismétlődnek: —CF2—CF— (3) I I (R)n í S03H és —CF2—CXX1— (4) A kopolimerben elegendő (3) képletű ismétlődő egységnek kell jelen lennie ahhoz, hogy körülbelül 800— 1600 —SOjH egyenértéksúlyt adjon. Körülbelül 25% vagy ennél nagyobb vízabszorpcíójú fémek előnyösek, mivel adott áramsűrűségnél nagyobb cellafeszültségek szükségesek kisebb vízabszorpciójú anyagokra. Hasonló módon körülbelül 0,2 mm-es vagy ennél vastagabb (nem laminált) fémfilmek nagyobb cellafeszültséget igényelnek, amely kisebb hatásfokot eredményez. Az ipari cellákban használt membrán nagy felülete miatt, a filmet laminálják és egy vízáteresztő, elektromosan nem vezető, közömbös erősítő anyagba, így szövés nélküli vagy azbeszt, üveg, teflon vagy hasonló szálakból szőtt rétegbe ágyazzák be. Filmből és ilyen anyagból készült, összetett anyagoknál előnyös az, hogy a laminálás egy nem törékeny gyantafilmet alakít ki a termék egyik oldalán és megakadályozza az átszivárgást a filmanyagon. Ilyen típusú anyagok továbbá a 3,041.317, a 3,282.875, a 3,624.053, a 3,784.399 számú amerikai és az 1,184.321 számú angol szabadalmi leírásban vannak leírva. Ilyen alapanyagok például a NAFION néven ismert anyagok. Olyan (3) és (4) képletű polimer anyagokat is készíthetünk, ahol az ioncserélő csoport egy szulfonsavcserélő csoport helyeit más szerkezet-típusú csoport. Egy jellegzetes szerkezettípus a karboxiFcsoport, amely sav, észter vagy só formájú lehet és olyan ioncserélő csoportot képez, amely hasonló a szulfonsavhoz. Ilyen csoportban az —S02F helyett egy —COOR2 csoport van, ahol Rz hidrogénatom, alkálifémion vagy szerves gyök lehet. Azt találtuk, hogy valamely alapanyag, így a NAFION, rendelkezik ioncserélő csoporttal vagy olyan funkciós csoporttal, amelybe könnyen bevihető egy ioncserélő csoport. Ilyen csoportok a szén-, nitrogén-, szilícium-, foszfor-, kén-, klór-, arzén-, szelén- vagy tellur-oxisavak, -sók vagy -észterek csoportja. Egy második típusú alapanyag egy tetrafluoretiién és hexafluorpropilén kopolimer szénláncgerinccel rendelkezik és ehhez a gerinchez kapcsolódik sztirol és alfametilsztirol fele-fele arányú elegye. Ezt követően ezek a csatlakozó részek szulfonálhatók vagy szénsavval telíthetek az ioncserélő jelleg kialakítása érdekében. Az ilyen típusú alapanyag amellett, hogy különböző mellékcsoportokat tartalmaz, egy fluorozott láncgerinccel rendelkezik, így a kémiai ellenálióképessége indokoltan nagy. Egy más típusú filmalapanyag olyan polimer anyagokból készülhet, amelyek karboxil- vagy szulfonsavcsoportokat tartalmaznak, ahol a polimer gerinc egy polivinil-aromás komponensnek egy monovinii-aromás komponenssel való polimerizációjából származik valamely szervetlen oldószerben olyan körülmények között, amelyek meggátolják az oldószer elpárolgását és egy lényegében polimer anyagot eredményez, bár olyan 100 százalékos polivinil-aromás vegyület is készíthető, amely megfelelő. A polivinil-aromás komponens a következő vegyiiletekből kikerülő anyag lehet: divinilbenzolok, diviniltoluolok, divinilnaftalinok, divinildifenilek, divinil-fenilviniléterek, ezek helyettesített alkil-származékai, így a dimetildivinilbenzolok és hasonló polimerizálható aromás vegyületek, amelyek polifunkciósak a vinilcsoportokat illetően. A monovinii-aromás komponensek, amelyek általában szennyezésként vannak jelen kereskedelmi tisztaságú polivinil-aromás vegyületekben, a következők lehetnek: sztirol, izomer viniltoluolok, vinilnaftalinok, viniletilbenzolok, vinilklórbenzolok, vinilxilolok és ezek alfa-helyettesített alkil-származékai, így alfa-metilvínilbenzol. Olyan esetekben, ahol nagy tisztaságú polivinil-aromás vegyületek kerülnek alkalmazásra, szükséges lehet monovinii-aromás vegyületeknek az adagolása olymértékben, hogy a polivinil-aromás vegyület a polimerizálható anyag 30—80 százalékát alkotja. Azoknak az oldószereknek, amelyekben a polimerizálható anyag oldható a poümerizálás előtt, közömbösnek kel! lenniök a polimerizációval szemben (azaz kémiailag nem reagálhatnak a monomerekkel vagy a polimerrel), forráspontjuknak 60 C~ felett kell lennie és elegyedniük kell a szulfonáló közeggel. A polimerizációt bármely jól ismert módszerrel, például hő, nyomás és katalitikus gyorsítók segítségével végezhetjük és addig folytatjuk, ameddig oldhatatlan, nem ömleszthető géi képződik lényegében az oldat teljes terjedelmében. A keletkező gélszerkezeteket ezután szolvaíált állapotban és olyan mértékben szuifonáljuk, hogy négy egyenértéknyi szulfonsav-csoportnál több ne képződjék egy mól polivinil-aromás vegyüleire a polimerben és legalább egy egyenértéknyi szulfonsav-csoport keletkezzék minden tíz molekula poli- és monoaromás vegyüleire számítva a polimerben. Miként a NAFION típusú 5 IC 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
