184798. lajstromszámú szabadalom • Elektrolizáló cella halogenidek vizes oldatának elektrolízisére
1 184 798 2 hozható létre. Amennyiben szükséges, úgy ez a réteg, a diafragma vagy a membrán mindkét oldalára felvihető. Minthogy a szóban forgó réteg lényegében folytonos és gázáteresztő, valamint elektrolitáteresztő, ez az összenyomható burkolat szerkezetet is jól védi. Az elektrolízis s^rán kisebb-nagyobb mértékben gáz is fejlődik, éspedig főleg a rétegen, míg annak a hátsó részével érintkező összenyomott hurkolt szerkezeten alig, különösen amikor a réteg részecskéink, kisebb a hidrogén (vagy klór) túlfeszültsége mint a hurkolt anyag felületén. Ebben az esetben a hurkolt szövet főleg áramelosztó vagy kollektor szerkezetként működik a kisebb villamos vezető képességű réteg fölött elhelyezkedve. Ezzel ellentétben, ha az összenyomható hurkolt szövetanyag közvetlenül érintkezik a diafragmával vagy a membránnal, még akkor is,ha egy közbenső villamosvezető szita réteg vagy más lyukacsos vezető helyezkedik el a hurkolt anyag és a diafragma között, a lyukacsos szita lehetővé teszi, hogy az elektrolit zavartalanul eljusson azon hátsó részekhez, amelyek a membrántól térközzel el vannak választva, beleértve azon részeket is, amelyek az összenyomható hurkolt szövet hátsó részén, frontfelületén vagy annak belsejében helyezkednek el. Ilyen módon a nyitott szerkezetű összenyomott hurkolt szövet nincs teljesen leárnyékolva, ezért olyan elektródfelületet biztosít, amely 2-, 4-vagy többszöröse azon teljes elektródfelületnek, amely a diafragmával érintkezik. Többrétegű elektródok megnövelt aktív felületére vonatkozólag az 1 268 182 számú brit szabadalmi leírás ismertet egy lehetséges megoldást, amely olyan többrétegű katódot ír le, amelynek külső rétege feszített fémből, belső rétege vékonyabb és keskenyebb hurkolt szitából áll, amely adott esetben hurkolt hálószerkezet is lehet, és amely katód kation-cserélő membránnal érintkezik, és amely katódszerkezeten az elektrolit keresztül folyhat. A találmányunk kapcsán azt tapasztaltuk, hogy kisebb feszültség érhető el olyan összenyomható rugalmas fémhuzalból hurkolt szerkezettel, amely hullámos, érdes vagy bordásított kialakítású vagy ehhez hasonló alakzatú, ahol a huzaloknak vagy villamos vezetőknek túlnyomó része a szövetek teljes szélességében kiterjed vagy legalább a teljes szélesség egy részéig. Általában a huzalt úgy hajlítjuk, hogy amikor a hurkolt szövetet összenyomjuk, a huzal rugalmasan hajük és a nyomást egyenletesen, azonos nagyságú potenciált biztosítunk a hurkolt szövet belsejében, mint ami a membránnal érintkező felületeken van. Ha az ilyen hurkolt szövetanyagot a diafragmához szorítjuk, beleértve azt az esetet, amikor szitát helyezünk közbe (vagy azt elhagyják), 5—150 mV-tal kisebb feszültség elég azonos áramhoz, mint ami elérhető abban az esetben, hogyha a hurkolt szövet vagy a közbe elhelyezett rács egyszerűen érinti csak a diafragmát. így a klór tonnánkénti kilowattóra áramfogyasztás csökkenthető. Ha a hurkolt szövetet összenyomjuk, az a rész, amely egyébként a membrántól távolabb helyezkedik el, közelebb kerül a membránhoz, de a membránnal nem érintkezik, de felületén lezajlik az elektród reakció, így az elektrolízis hatásfoka javul. A megnövelt felület lehetővé teszi a nagyobb mérvű elektrolízist, anélkül, hogy a feszültséget növelni kellene. További előny biztosítható még akkor is, ha csak kismértékű elektrolízis zajlik le a hurkolt anyag hátsó részén, mert ez (ti. az elektrolízis) a hurkolt szövetet védi a korrózióval szemben. így például ha összenyomható, hurkolt nikkel szövetet illesztünk a diafragmához rögzített nagy villamos vezetőképességű elektródszemcsék folytonos felületéhez, a villamos árnyékolás olyan jó hatásfokú, hogy a hurkolt szöveten vagy egyáltalán nem zajlik le elektrolízis, vagy csak nagyon kicsi. Megfigyeléseink szerint ebben az esetben a hurkolt nikkelszövet könnyen korrodeálódik, különösen ha több mint 15 súlyszázalékos vagy töményebb az alkálihidroxid és ha bizonyos kloridok vannak jelen. Ha viszont olyan lyukacsos szerkezet érintkezik a diafragmával, amely elég nyitott ahhoz, hogy a diafragmától távolabb eső részekhez, sőt a hurkolt szövet hátsó részéhez is átengedi az elektrolitot, akkor a szövetnek legalább a kiugró felülete negatív töltésű lesz, így katódosan védetté válik. Ez még azokra a felületekre is vonatkozik, amelyeken nem képződik gáz vagy más elektrolízis termék. Ezek az előnyök különösen akkor jelentősek, amikor az áramsűrűség az elektród felületére vonatkoztatva 1000 A/m2- ncí nagyobb, figyelembe véve az elektród szélei által határolt teljes felületet. Előnyösen a rugalmas hurkolt szövetet eredeti vastagságának 80—30 százalékára nyomjuk össze 50-2000 g/:m2 nyomóerővel. Még ebben az összenyomott helyzetben is a rugalmas hurkolt szövetnek igen nyitottnak keü lennie; minthogy a kitöltetlen térfogat és az összenyomott hurkolt anyag látszólagos térfogata közötti arány előnyösen legalább 75 százalék (50 százaléknál ritkán kisebb) és előnyösen 85 és 96 százalék közötti értékű. Ezt az adatot annak a térfogatnak a mérésével határozzuk meg, amely térfogatot a tetszés szerinti mértékig összenyomott hurkolt huzalszövet térfogata tölt ki, és megmérjük a szövet súlyát. Ismervén a fémhuzal sűrűségét, az a térfogat, amelyet a szilárd huzal tölt ki, oly módon számítható ki, hogy a súlyt osztjuk a sűrűséggel. A kitöltetlen térfogatot pedig az előbb kapott számnak teljes térfogatból való kivonása útján kapjuk meg. Azt tapasztaltuk, hogy ha ez az arányszám túlságosan kicsi, például ha a rugalmas hurkolt összenyomott szövet térfogata az össze nem nyomott szövet térfogatának 30 százalékánál kisebb, akkor a cella feszültsége nőni kezd, mivel — valószínűleg — az anyagáramlás az elektród és/vagy az elektródrendszer aktív felületéhez csökken és a fejlődő gáz nem tud akadálytalanul eltávozni az elektródrendszerből. A cella feszültségének változását az öszszenyomás fokának és az összenyomható hurkolt szövet hézagjainak függvényében a későbbiek során ismertetendő példákban fogjuk részletesebben bemutatni. Az alkalmazott huzal átmérőjét széles tartományban változtathatjuk a hurkolt szövet alakjától, szerkezetétől függően, azonban elegendően kis átmérőt kell választanunk ahhoz, hogy a cella-szerelvény nyomásának hatására a kívánt rugalmasságot és deformációt biztosíthassuk. A szerelvény nyomása szokásosan 50-500 g/cm2 az elektród felület, ez megfelelő villamos érintkezőt biztosít a membránhoz kötött elektródok, illetve az áramvezető struktúra vagy koüektor részére. A megadott értéknél azonban nagyobb nyomást is alkalmazhatunk, például legfeljebb 2000 g/cm2 értékű nyomást. Azt tapasztaltuk, ha a találmány szerinti rugalmas elektródot 1,5—3 mm-re, vagyis a szövet eredeti vastagságának 60 százalékára összenyomjuk, azaz körülbelül 400g/cm2-t fejtünk ki a felületre, akkor az elektród pontszerű felületei és a nyomólemez között optimális villa5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 6
