183256. lajstromszámú szabadalom • Bipoláris diafragmás vagy membrános elektrolizáló kád és bipoláris elem
1 183 256 2 sajtolással van felvíve. Jelen esetben például a perforált anód 4 elektróda és a katódok 6 elektróda áramláselosztókként és kollektorokként is funkcionálnak. A villamos kapcsolatot a 4, 6 elektródák és a megfelelő elosztók és gyűjtőhelyek között mechanikai nyomás biztosítja, mikoris az anód 4 elektróda és a katód 6 elektróda 104-105 Pa tartományon belüli nyomást fejtenek ki a 7 diafragma felületére, ami hordozza a 4, 6 elektródákat. Amikor az anód- és a katódrácsozatot képező 4 és 6 elektródákat az elektrolizáló kád összeszerelésekor a 7 diafragmához nyomjuk, ezeket nem kell szükségszerűen ráhegeszteni a 3 és 5 terelőlemezek komplanáris éleire, elegendő, ha ezek csupán rá vannak helyezve. Az így létrejövő szorítónyomás elegendő ahhoz, hogy jó elektromos érintkezést hozzon létre a 3, 5 terelőlemezek élei és a 4, 6 elektródák között. Sőt mi több, azáltal, hogy nincsenek hegesztési pontok, a 3 és 5 terelőlemezek ferde élei nem lesznek összenyomva, így a szerkezet egy bizonyos elaszticitással jellemezhető, a 3, 5 terelőlemezek ferdén lejtő oldalai kismértékben elhajolhatnak, ily módon kompenzálva bizonyos határokon belül azt, hogy az anód- és katódrácsozatok nem teljesen síkok és nem egészen párhuzamosak. Az anódhoz tartozó 3 terelőlemez 3a és 3b oldalai és a kátédhoz tartozó 5 terelőlemez oldalai ferdén vannak elrendezve, ezáltal hidrodinamikai eszközökként szolgálnak, a cella 4, 6 elektródái számára áramláselosztókként is működnek, ami kellő számú bipoláris elem összeszerelése útján érhető el. A 3. ábra a találmány szerinti elektrolizáló kád különböző kiviteli alakjait mutatjuk be, ahol az azonos funkciót végző részeket ugyanazon számokkal jelöltük, mint az 1. és 2. ábráknál. Ennél a kiviteli alaknál a 3, 5 terelőlemezeket oly módon építjük fel, hogy a bipoláris 1 fal mindkét oldalára azonos V keresztmetszetű 3, 5 terelőlemezeket hegesztőnk fel, és ellentétben az 1. és 2. ábrák szerinti kiviteli alakkal, a villamos érintkezés az elektródarácsozatokkal a V keresztmetszetű 3, 5 terelőlemezek csúcsainál jön létre. Az érintkezési pontok merevsége, ami azáltal jön létre, hogy a 3, 5 terelőlemezek a megfelelő szabad éleik mentén a bipoláris 1 falra vannak hegesztve, megkönnyíti az elektródahálóknak a 3, 5 terelőlemezek csúcsaira való felhegesztését, ami különösen olyan szerkezeti elrendezés esetében előnyös, amikor a 4 és 6 elektródákat a 7 diafragmától bizonyos távolságban kívánjuk elhelyezni és a 4, 6 elektródákat fel kell hegeszteni a 3, 5 terelőlemezekre. Ebben az esetben a 3, 5 terelőlemezek két széle által befogott elektródafelületnek a 3, 5 terelőlemezek áramlási keresztmetszetéhez való aránya eltér a két szomszédos 3, 5 terelőlemez közötti elektródafelületnek az áramlási keresztmetszethez való arányától. Ebben a speciális esetben a 3, 5 terelőlemez két éle által befogott elektródafeliilet lényegében nullával egyenlő, így tehát igen lényeges, hogy az a követelmény, miszerint a két arányszám egymástól eltér, teljesítve legyen. Ahogy az a 3. ábrából egyértelműen kitűnik, ahelyett, hogy számos egyedi 3, 5 terelőlemezt alakítanánk ki, a 3, 5 terelőlemezeket azáltal hozzuk létre, hogy egy megfelelő kialakítású hullámlemezt hegesztünk fel a bipoláris 1 falra. A 4. ábra a bipoláris elem függőleges nézetét mutatja az 1. ábra IV—IV vonala mentén. Az anódtér fenekén található az anolit vezetésére szolgáló 9 nyílás, míg az elhasznált anolit és az anódos gáz a 2 keret felső oldalán lévő 10 nyíiáson keresztül távozik. A katódtér hasonló módon van kialakítva, a 11 nyílás szolgál a víz vagy a hígított kausztikum bevezetésére, míg a koncentrált kausztikus oldat és a hidrogén a 12 nyíláson át távoznak. Az elektronizáló kád működése során az elektrolizáló áram áthalad az elemi cellák teljes során az anodikus záróelemtől kiindulva, egy elemi cella katódrácsozatának minden egyes bipoláris elemén át, a katód merevítőbordáin, a bipoláris szeparátoron, az anód merevítőbordáin, a szomszédos elemi cella anódrácsozatán át, és így tovább, a katódos zárólemezig. Az anódon klórgáz keletkezik éspedig parányi buborékok formájában, amelyek áthaladnak az anódrácsozat lyukain és felfele szállnak a sóoldaton keresztül, az anódtéren belül. A szolvatáh nátriumionok keresztülvándorolnak a 7 diafragmán és eljutnak a katódfelületre, ahol összevegyülnek a hidroxil-ionokkal, amelyek a víz katódos reakciója után jönnek létre, hogy kausztikumot alkossanak. A katódon parányi buborékok alakjában keletkező hidrogén áthalad a katódrácsozat lyukain és felszáll a katódkamrában lévő katoliton keresztül. Hivatkozással az 1. és 2. ábrákra, az egyik szegmensnek megfelelő C anódfelületen keletkező klórmennyiség a 3 terelőlemezen keresztül kényszerül felszállni, míg a másik megfelelő szegmensen (D anódfelületen) létrejövő klórmennyiség a két szomszédos 3 terelőlemez 3a és 3b oldalai által meghatározott áramlási keresztmetszeten keresztül kénytelen távozni. Tekintettel arra, hogy a klórmennyiség (azaz az anódfelület) és az áramlási keresztmetszet közötti arányszámok a két esetben eltérnek, különösképpen ha az első sokkal nagyobb, mi it a második, a 3 terelőlemezben lévő anolitot a sűrűn jelentkező gázbuborékok felfelé kényszerítik. Ez a felfele irányuló mozgás az elektrolit lefele történő mozgását hozza létre a 3 terelőlemezen kívül, mivel a gázbuborékok sűrűsége itt sokkal alacsonyabb. Ennek következtében egymás mellett többször recirkulációs mozgás jön létre az anódtér teljes szélességében, ami által az egész anolittömeg folyamatos recirkulációban vesz részt. Az anódtér fenekén lévő 9 nyílásokon keresztül betáplált koncentrált sóié azonnal cirkuláltatva lesz, ami által meggátoljuk a koncentráció-gradiensek kialakulását, és egyenletesebb üzemelés érhető el a teljes anódfelületen. A klórgázbuborékok nagy része a teret a tetőn lévő 10 nyíláson át (lásd 4. ábrát) hagyja el az elhasznált anolittel együtt, a térbe betáplált koncentrált sóié térfogatának megfelelően. A hidrogénbuborékok lényegében ugyanezt a hatást idézik elő a katolitban. A katódtér fér ekén lévő 11 nyíláson (lásd 4. ábrát) át bevezetett víz vagy hígított kausztikum azonnal cirkuláltatva lesz, ami által meggátoljuk a koncentráció-gradiensek létrejöttét és biztosítjuk a megfelelő kausztikum-koncentrációt a teljes katódfelületen. Sőt mi több, a katolit nagy sebessége a katódrácsozatot képező 6 elektróda mentén igen hatásos módon és gyorsan hígítja a katódfelületen képződött, erősen lúgos filmet. Az 5. ábra ábrázolja a találmány szerint kialakított villamos kapcsolatot az egyes bipoláris elemek katódja és anódja, azaz 6 és 4 elektródája között a bipoláris szeparátoron és a 3, 5 terelőlemezeken keresztül, mely utóbbiak ferdén lejtenek a merőleges síkhoz, a szeparátorhoz és a 4, 6 elektródákhoz képest. Az 5. ábrán a találmány szerint összeszerelt bipoláris elem síkmetszete látható nagyításban. Az összeszerelés az alábbiak szerint foganatosítható. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
