188696. lajstromszámú szabadalom • Kémiai áramforrás
10 15 20 mású polipropilén, poli (tetrafluor-etilén) (teflon), valamint. egyéb műanyagok - alkalmazhatók. ; ; A stabil szabadgyökök méretétől, valamint szolvátburkuk méretétől függően választhatjuk meg az ismert szelektív ionvezető membránok közül a megf lelő féligáteresztő membránt. Ilyenek például a vinil—klorid vagy vinil-acetát polimerek vagy kopolimerek, az üvegszálas szűrőpapírok, a cellofán, valamint a természetes eredetű kerámia membránok. Alkalmazhatók ezen kívül szelektív pórusméretű zeolit-membránok, félig áteresztő polimer-membránok. A találmány szerinti áramforrásban elektrolitként valamilyen szerves oldószerben oldott szervetlen vagy szerves sóból készült oldat szolgál. A szerves oldószer a katód és az anód hatásos anyagával, azaz a stabil szabadgyökökkel kémiailag összefér. Az oldószer ugyanakkor kis redukciós potenciállal rendelkezik az erős oxidálószerekkel — mint a katód hatásos anyagaként alkalmazott stabil szabadkationokkal vagy elektromosan semleges gyökökkel - szemben. A szerves oldószer jól oldja a stabil szabadgyökkationokat, szabadgyökanionokat és elektromosan semleges ; szabadgyököket,, valamint azok oxidált illetve redukált alakjait. '___ Az oldószer ezen kívül összeférhető az áramforrás egyéb komponenseivel, mint a tokkal, az alapelektrolit- 25 ként szolgáló szervetlen vagy szerves ksóval, az áramlevevő elektródokkal. Az oldószer jól oldja az alapelektrolitot képező sót, folyékony halmazállapotú 0°C alatt és felett széles hőfoktartományban, viszonylag olcsón hozzáférhető, nem lehet mérgező még kis mértékben sem. Ezeknek a követelményeknek a következő oldószerek felelnek meg: karbonsavészterek - így például az etil-acetát —, di alkil—karbonátok — így például a dietil—karbonát —, al kil-karbonátok - így páldául a propilén-karbonát -, ali fás poliéterek - mint dimetoxietán, dietilénglikol-dime tiléter — alifás ciklusos mono- és poliéterek — így példá ul a tetrahidrofurán, dioxán-, alkoxilánok - így páldául a metil-trimetoxilán -, alkil-nitrilek - így páldául az acetonitril, propionitril —dialkil -amidok- így páldául a dimetil—formamid -, piridin, N-metil-piperidin, valamint ezeknek az oldószereknek a keverékei. Az itt felsorolt oldószereken kívül az említettekkel ekvivalens, a megadott feltételeknek megfelelő egyéb oldószerek is alkalmazhatók a találmány szerinti kémiai áramforrásban. A találmány szerinti áramforrásban előnyösen tetrahidrofuránt, acetonitrilt, propilén-karbonátot vagy dimetoxi-etánt alkalmazunk. A kémiai áramforrás önellenállásának csökkentése és az üzemi feltételek javítása (az optimális áram-jelleggörbe kialakítása) céljából a szerves oldószerben valami- gg lyen szervetlen vagy szerves sót oldunk fel. Ennek egyik feltétele a sónak a szerves oldószerben való disszociáció- . ja. Az alkalmazható sók például az alkálifém- vagy alkáüföldfém-perklorátok, a tetraklór-aluminátok és —tetrafluro-borátok. Kielégítő eredménnyel alkalmazhatók 55 az említett sókon kívül a szerves savak - mint a trifluor— -ecetsav, ai olajsav, a sztearinsav, a valeriánsav - sói, valamint szulfonsavsók is. A sók kationjai általában lítium—, nátrium- vagy kálium—kationok. Nagy disszociációfokuk és vezetőképességük, valamint az áramforrás egyéb elemei- gg vei való összeférhetőségük következtében különösen előnyösek a lítium- és nátrium-perklorát, - tctraíluro-borát és -tetraklór-aluminát. Az áramforrás önellenállásának maximális csökkentése érdekében bizonyos sókat kombinálhatunk, ennek az együttes oldhatóság és disszo- gg 30 35 40 ciáció növekedése a következménye. A sókoncentrációt az áramforrás elelktrolitjának vezetőképessége függvényében változtathatjuk. r A katód és az anód hatásos anyagaként különféle stabil, elektromosan semleges szabadgyökök és szabadgyökaniónok alkalmazhatók. A katód hatásos anyagaként célszerűen tri(p-tolil)-amin-, N, N, N\ N’ -tetrametil-benzidin-, tri(p— —bróm—trifenil)—amin—, N, N’—dimetil-fenazin- N, N— difenil-fenazin—, N-metil-fentiazin-, tiantrén-gyökkationt alkalmazunk. A stabil elektromosan semleges szabadgyökök közül célszerűen 2,6-di(terc-butil)-4-(2’, 6’-di(terc-butil)-kinobenzil)-fenoxi-, 2, 2’, 6, 6’-tetra(terc—butil)—indofenoxi—, difenil—pikril—hidrazil— vagy trifenil-verdazil-gyököt alakalmazzuk. Az anód hatásos anyagaként naftalin-, antracén- vagy benzofenon—gyököt alkalmazunk. A katód és az anód hatásos anyagának - a stabil szabadgyököknek - feloldott mennyisége széles határok között változhat, általában a katód illetve az anód kapacitásának megfelelő mennyiséget alkalmazunk. Az élektrolit-só és a hatásos anyagok — a stabil szabadgyökök - mennyisége a komponenseknek a kiválasztott oldószerben szobahőmérsékleten mutatott oldhatóságától függ. A találmány szerinti áramforrásban áramlevevő elektródként tetszés szerinti vezető alkalmazható, amely az elektrolittal, valamint a katód és az anód hatásos anyagával - a szabadgyökökkel - szemben kémiailag inaktív. Ilyen anyagok a platina-csoport fémjei — mint a platina, iridium, ozmium, palládium, ródium, ruténium -. Ezen kívül alkalmazható szén különféle változataiban, rozsdamentes acél, nikkel, króm, valamint szervetlen anyagok — így a bór—nitrid és a szilícium-félvezetők. Alkalmazhatók a szilárd áramlevevő elektródok kombinációi is, azaz különböző elektródok a katód- és az anódtérben. Ezzel lehetővé válik, hogy nemcsak az áramforrás elektromotoros erejét és áram—jelleggörbéjét állítsuk be optimálisra, hanem az is, hogy elektródként lényegében minden fémet és ezek ötvözeteit is alkalmazhatjuk. Az elektródok a legkülönbözőbb, az áramforrásokban általánosan alkalmazott alakúak - mint lemezek, rudak, porok, paszták - lehetnek. Az említett anyagok közül elektródként előnyösen a porózus szenet (grafitot), platinával bevont porózus szenet, platinaszivacsot, palládiumszivacsot és egyéb nagy , fajlagos felületű anyagot alkalmazunk. A porózus elektródoknak a sima rúd.Jemez vagy tárcsaalakú elektródokkal szemben az az előnye, hogy alkalmazásúkkal lényegesen megnő az áramforrás teljesítménye, azaz időegységenként több áram vehető le. Mivel a hatásos anyagok bomlástermékei stabilak az atmoszférikus nedvességgel és oxigénnel szemben, a találmány szerinti áramforrás normál körülmények között, levegő jelenlétében előállítható. Ezt követőén eltávolítjuk a levegőt, az áramforrást tömítjük és feltöltjük. Ez az előállítási mód előnyösebb azoknál, amelyeket inergáz atmoszférában kell végezni.________ • A továbbiakban találmányunkat a példákkal mutajuk be.__. 7. példa A találmány szerinti kémiai áramforrás a következő komponenseket tartalmazza: a katód hatásos anyagaként tri(p-bróm—trifenil)-amin-gyökkationt [(p-Br-CéH^Nt)] az anód hatásos anyagaként naftalin-gyök- I aniont, elektrolitként tetrahidrofuránban oldott nátrium-perklorátot (1 mól/1).
