CS236770B2

CS236770B2 - Electrochemical cell with cathode depolarizable by gass and with soluble metallic anode

Info

Publication number: CS236770B2
Application number: CS545780A
Authority: CS
Inventors: Nora Vittorio De; Placido M Spaziante
Original assignee: Diamond Shamrock Techn
Priority date: 1980-08-07
Filing date: 1980-08-07
Publication date: 1985-05-15

Description

Vynález se týká elektrochemického článku s plynem depolarizovatelnými katodami a rozpustnými kovovými anodami.The invention relates to an electrochemical cell with gas depolarizable cathodes and soluble metal anodes.

Jsou známy akumulátory a Jiné energetické koversní soustavy, ve kterých je jedna z elektrod z kovů nebo kovové slitiny a v průběhu vydávání energie, tj. vybíjení, přechází kov této elektrody do roztoku. V průběhu ukládání energie, tj. nabíjení akumulátoru, se kov ukládá zpět na elektrodu. V některých z těchto soustav se používají dvojice kov-kov, např. nikl-kadmium nebo oxid stríbrný-zinek.Accumulators are known, and other power metal systems in which one of the electrodes is a metal or metal alloy, and during the discharge of energy, i.e. discharge, the metal of the electrode dissolves. During energy storage, ie charging the battery, the metal is deposited back on the electrode. In some of these systems, metal-metal pairs, such as nickel-cadmium or silver-zinc oxide, are used.

V jiných soustavách pro přeměnu energie se používají halogeny nebo kyslíkem depolarizované katody a rozpustné kovové anody, např. ze zinku, železa, olova, lithia, manganu, apod. V mnoha případech se. tyto soustavy pro přeměnu energie nabíjejí s elektrodami na místě, tj. zpětným uložením nebo částečným zpětným uložením rozpuštěného kovu na anodu, což se provádí připojením vnějšího, napětí na jednotlivé jednotky .nebo na celou soustavu pro ukládání energie. Tyto akumulátory se však v praxi nikdy zcela nenabíjejí na svůj výchozí stav a mají krátkou životnost. Kromě toho jsou po dobu nabíjení po dlouhou dobu vyřazeny z provozu.In other energy conversion systems, halogens or oxygen-depolarized cathodes and soluble metal anodes, such as zinc, iron, lead, lithium, manganese, etc. are used. these energy conversion systems charge with the electrodes in place, i.e. by backing up or partially backing up the dissolved metal to the anode, by applying external voltage to the individual units or to the entire energy storage system. In practice, however, these batteries never fully charge to their initial state and have a short lifetime. In addition, they are decommissioned for a long period of time during charging.

V řadě patentových spisů USA, např. v patentových spisech č. 3 436 270, 3 513 030,In a number of U.S. patents, e.g., U.S. Patent Nos. 3,436,270, 3,513,030,

553 024, 3 708 345 a dalších, jsou popsány akumulátory s anodami, které lze vyjmout a vložit zpět do uzavřené katodové komory. Tyto anody jsou obvykle z rozpustného kovu nebo rozpustného zhutněného nebo šmírovaného kovového prášku, který je uložen na vodivé porézní kovové podložce nebo sítu z různých kovů, např. niklu, železa, mědi, titanu, tantalu a jejich slitin. Vyjímání a vkládání anod <do katodových komor ve známých akumulátorech je spojeno s určitými problémy, protože při nabíjení anod vně katodové komory se mění tvar této anody, v důsledku čehož se v .průběhu vyjímání a opětného vkládání znovu pokovených anod do katodových komor často roztrhne nebo jinak poškodí elektrolytem napuštěné papírové oddělovací přepážky.553 024, 3 708 345 et al. Disclose anode accumulators that can be removed and reinserted into a sealed cathode chamber. These anodes are typically of a soluble metal or a soluble compacted or squeezed metal powder that is deposited on a conductive porous metal substrate or screen of various metals, e.g., nickel, iron, copper, titanium, tantalum, and alloys thereof. Removal and insertion of the anodes into the cathode chambers in known accumulators is associated with certain problems, since the charging of the anodes outside the cathode chamber changes the shape of the anode, which often ruptures during removal and reinsertion of the metallized anodes into the cathode chambers. otherwise it will damage the electrolyte impregnated paper separators.

Uvedené nedostatky známých elektrochemických článků s plynem depolarizovatelnými katodami a rozpustnými kovovými anodami, uloženými s odstupy rovnoběžně v nádobě z inertního materiálu, odstraňuje elektrochemický článek podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje řadu dutých katodových elementů tvaru kvádrů a anodových elementů z rozpustného kovu, přičemž každý z katodových elementů je nejméně na jedné stěně opatřen nejméně jednou porézní katodou propustnou pro plyn a každý z anodových elementů obsahuje nejméně jednu anodu z rozpustného kovu, připevněnou na nosném rámu z nerozpustného ikovu, a dále prostředky pro výměnné připevnění anod z rozpustného kovu anodových elementů v nádobě pro vyjímání a vkládání anod z rozpustného kovu do nádoby, dále prostředky pro průchod depolarizačního plynu vnitřkem katodových elementů k porézním katodám a prostředky pro odvod vyčerpaného depolarizačního plynu, přičemž nádoba je opatřena prostředky pro shromažďování vyloučeného materiálu pod anodovými elementy a katodovými elementy.The aforementioned drawbacks of the known electrochemical cells with gas depolarizable cathodes and soluble metal anodes spaced parallel in a container of inert material are overcome by the electrochemical cell of the invention, which comprises a series of hollow cuboid cuboid elements and soluble metal anode elements wherein each of the cathode elements is provided with at least one porous gas permeable cathode on at least one wall, and each of the anode elements comprises at least one soluble metal anode mounted on an insoluble icy support frame, and means for replaceable attachment of the soluble metal anode anode elements in the vessel for removing and inserting the soluble metal anodes into the vessel, means for passing the depolarizing gas inside the cathode elements to the porous cathodes, and means for discharging exhausted d epolarizing gas, wherein the vessel is provided with means for collecting the deposited material under the anode elements and cathode elements.

Je výhodné, jestliže porézní katody propustné pro plyn tvoří podstatnou část jedné stěny dutých katodových elementů, jejichž nepropustné stěny jsou opatřeny prostředky pro' rozebíratelné připevnění anodového elementu z rozpustného kovu na těchto nepropustných stěnách.Preferably, the porous gas permeable cathodes form a substantial part of one wall of the hollow cathode elements, the impermeable walls of which have means for releasably attaching the soluble metal anode element to the impermeable walls.

Dále je výhodné, jestliže prostředky pro rozebíratelné připevnění anodových elementů z rozpustného kovu na nepropustných stěnách katodových elementů jsou tvořeny elektricky vodivými pružnými příchytkami, uspořádanými u okrajů nepropustných stěn katodových elementů.It is further preferred that the means for releasably attaching the soluble metal anode elements to the impermeable walls of the cathode elements is formed by electrically conductive resilient clips arranged at the edges of the impermeable walls of the cathode elements.

Porézní katoda propustná pro plyn je s výhodou uspořádána jak v čelní, tak i zadní stěně dutého katodového elementu a každý z anodových elementů obsahuje anody z rozpustného kovu připevněné na protilehlých stranách nosného rámu z nerozpustného kovu, který je v nádobě uložen vyjímatelně.Preferably, the porous gas permeable cathode is disposed in both the front and rear walls of the hollow cathode element, and each of the anode elements comprises soluble metal anodes mounted on opposite sides of the insoluble metal support frame, which is removably mounted in the container.

Nádoba je s výhodou opatřena prostředky pro zásuvné uložení dutých katodových elementů a pro zásuvné uložení anodových nosných rámů z nerozpustného kovu.The vessel is preferably provided with means for insertion of the hollow cathode elements and for insertion of the anode insoluble metal frames.

Je výhodné, jestliže katodové elementy jsou elektricky propojeny navzájem a ke kíadné svorce a anodové nosné rámy jsou elektricky propojeny navzájem a k záporné svorce.Preferably, the cathode elements are electrically connected to each other and to the terminal and the anode support frames are electrically connected to each other and to the negative terminal.

Dále je výhodné, jestliže anodové elementy z rozpustného kovu vystupují z protilehlé stěny přibližně pod pravým úhlem a na první stěně každého dutého katodového elementu je mezi porézními katodami vytvořena řada vedení z izolačního materiálu, do kterých je vložena jedna hrana anodových elementů z rozpustného kovu, a na protilehlých stěnách dutých katodových elementů jsou uspořádány kovové příchytky tvořící proti vedením z izolačního materiálu elektrický spoj s hranami anodových elementů z rozpustného ikovu.It is further preferred that the soluble metal anode elements protrude from the opposite wall at approximately a right angle, and on the first wall of each hollow cathode element, a series of insulating material guides are formed between the porous cathodes into which one edge of the soluble metal anode elements is inserted; On the opposite walls of the hollow cathode elements, metal clips are provided, forming an electrical connection to the edges of the insulating metal anode elements opposite the lines of the insulating material.

Duté katodové elementy jsou s výhodou z kovů zvolených ze skupiny obsahující ventilové kovy a nikl, porézní katoda obsahuje stěnu z porézního, sintrovaného kovu a anodový element je z kovu s kladnějším přepětím než kyslík.Preferably, the hollow cathode elements are of metals selected from the group consisting of valve metals and nickel, the porous cathode comprises a wall of porous, sintered metal, and the anode element is of a metal with a more positive overvoltage than oxygen.

Porézní sintrované kovové stěny porézní katody jsou impregnovány katalyzátorem a dovnitř obrácená strana každé stěny porézní katody je impregnována hydrofobní pryskyřicí.The porous sintered metal walls of the porous cathode are impregnated with a catalyst and the inwardly facing side of each wall of the porous cathode is impregnated with a hydrophobic resin.

Hydrofobní pryskyřice je ze skupiny obsahující polypropylén, polychlorfluorethyle.n a vinylové pryskyřice a anodový element je z materiálu ze skupiny obsahující kompaktní nebo porézní zinek, železo, kadmium a jejich slitiny.The hydrophobic resin is selected from the group consisting of polypropylene, polychlorofluoroethyl, and vinyl resins, and the anode element is from a material selected from the group consisting of compact or porous zinc, iron, cadmium, and alloys thereof.

Anody podle vynálezu sestávají z tenkého nosného plechu z kovu odolného proti korozi, například titanu, tantalu, titanu plátovaného tantalem, zirkonia, molybdenu, niobu, ytria, wolframu nebo niklu, na kterém se vně článku uloží rozpustný elektrodový kov, např. zinek. Nanášení rozpustného kovu se proto provádí za optimálních podmínek.The anodes of the invention consist of a thin support sheet of corrosion-resistant metal, for example titanium, tantalum, titanium clad with tantalum, zirconium, molybdenum, niobium, yttrium, tungsten or nickel, on which a soluble electrode metal, e.g. zinc, is deposited. The deposition of the soluble metal is therefore carried out under optimal conditions.

Pevný anodový nosný plech spolu s naneseným rozpustným kovem se pak vloží do článku proti katodě a článek je pak v provozu, dokud se rozpustný kov téměř úplně nerozpustí, načež se plech s článku vyjme a do článku se vloží nový anodový plech s rozpustným kovem. Vyčerpaný plech se pak vně článku opět opatří povlakem z rozpustného kovu.The solid anode support sheet together with the deposited soluble metal is then inserted into the cell against the cathode and the cell is operated until the soluble metal is almost completely dissolved, after which the cell sheet is removed and a new soluble metal anode sheet is inserted into the cell. The spent sheet is then coated with a soluble metal coating outside the cell.

Rozpustná kovová anoda může být případně vyjímatelně uložena v držácích na katodovém bloku a po vyčerpání může být z katodového bloku vyjmuta a do držáku se vloží nová rozpustná anoda.Optionally, the soluble metal anode may be removably mounted in the holders on the cathode block and, after exhaustion, may be removed from the cathode block and a new soluble anode will be inserted into the holder.

V současné době se jako rozpustný anodový materiál používá nejčastěji zinek. Také tento vynález je popsán na příkladu zinkové anody, je však třeba zdůraznit, že jako anodové materiály spadají do rámce vynálezu i jiné kovy, např. železo, lithium, kadmium apod. a že vynález se týká jakékoliv soustavy pro přeměnu energie s rozpustnými anodami.At present, zinc is most commonly used as a soluble anode material. This invention is also described by way of example of a zinc anode, but it should be emphasized that other metals such as iron, lithium, cadmium and the like are also within the scope of the invention, and that the invention relates to any energy conversion system with soluble anodes.

Katoda má s výhodou tvar kvádru a je vyrobena z kovů, které jsou v daném elektrolytu použitém v článku odolné proti korozi, tj. titanu, tantalu, titanu plátovaného tantalem, zirkonia, molybdenu, niobu, ytria, wolframu nebo niklu, přičemž stěna ze šmírovaného porézního kovu je na jedné nebo více stranách impregnována nebo aktivována katalyzátorem, např. kovy platinové skupiny, včetně platinové černi, oxidů kovu platinové skupiny nebo jiných katalytických kovových oxidů, např. metatitanátu vápenatého, delafositu, bronzu nebo oxidů spinelového typu.The cathode preferably has a cuboid shape and is made of metals that are resistant to corrosion in a given electrolyte used in the cell, i.e. titanium, tantalum, titanium clad with tantalum, zirconium, molybdenum, niobium, yttrium, tungsten or nickel, The porous metal is impregnated or activated by a catalyst on one or more sides, e.g., platinum group metals, including platinum black, platinum group metal oxides, or other catalytic metal oxides, such as calcium metatitanate, delaphosit, bronze, or spinel type oxides.

Aktivování sintrované porézní kovové stěny se nejlépe provádí impregnováním odmaštěné a mírně mořené porézní kovové stěny roztokem rozložitelných solí (katalytických kovů, načež se provede tepelné zpracování v oxidační nebo redukční atmosféře, při kterém dojde k rozložení solí a uložení katalytických oxidů nebo kovů na povrchu pórů v sintrované stěně.Activation of a sintered porous metal wall is best accomplished by impregnating a degreased and slightly stained porous metal wall with a solution of degradable salts (catalytic metals), followed by heat treatment in an oxidizing or reducing atmosphere to dissolve salts and deposit catalytic oxides or metals on the pore surface. sintered wall.

Vnitřní povrch aktivované porézní katodové stěny, tj. povrch obrácený směrem dovnitř katodové konstrukce, se impregnuje hydrofóbní pryskyřicí, např. polyethylenem, polypropylenem, polytetrafluorethylenem, polychlorfluorethylenem, různými vlnylovými pryskyřicemi apod., a to takovým způsobem, že se pryskyřice nechá do pórů vniknout do určité hloubky od povrchu tak, aby nepronikla celou tloušťkou porézní katody. Pryskyřice částečně povleče povrchy pórů v blízkosti vnitřního povrchu katody, takže vnitřní vrstva porézní katody, která je ve styku s plynem, tak získá hydrofobní vlastnosti.The inner surface of the activated porous cathode wall, i.e. the inwardly facing surface of the cathode structure, is impregnated with a hydrophobic resin such as polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, polychlorofluoroethylene, various wool resins and the like in such a way that the resin is allowed to enter the pores. a certain depth from the surface so that it does not penetrate the entire thickness of the porous cathode. The resin partially coats the pore surfaces near the inner surface of the cathode so that the inner layer of the porous cathode that is in contact with the gas acquires hydrophobic properties.

Tímto opatřením se účinně potlačí zaplavování katodové konstrukce elektrolytem a usnadní udržování rozhraní tří fází uvnitř porézní části katody.This measure effectively suppresses electrolyte flooding of the cathode structure and facilitates maintenance of the three-phase interface within the porous portion of the cathode.

Elektrické spojení mezi jednotlivými katodovými elementy a sousedními anodovými elementy je zajištěno elektrolytem, který vyplňuje prostory mezi těmito elementy.The electrical connection between the individual cathode elements and adjacent anode elements is provided by an electrolyte that fills the spaces between these elements.

Elektrolyt, který je uložen v oddělené nádobě nebo zásobníku, je prostory mezi elektrodami v článku průběžně proháněn pomocí vhodných rozvodných a sběrných trubic a kanálků, -které jsou vytvořeny ve stěnách nádoby článku z umělé hmoty.The electrolyte, which is stored in a separate vessel or container, is continuously purged between the electrodes in the cell by means of suitable distribution and collection tubes and channels formed in the walls of the vessel of the plastic cell.

Vnitřní prostor jednotlivých katodových elementů je prostřednictvím přívodních a odváděčích -obvodů propojen s přívodem a odvodem katodového depolarizačního plynu, např. vzduchu, kyslíku nebo jiného depolarizačního plynu, který vnitřními prostory jednotlivých kvádrových elementů cirkuluje pod atmosférickým přetlakem, který s výhodou mírně přesahuje tlak elektrolytu na vnější straně porézní katodové konstrukce.The internal space of the individual cathode elements is connected to the inlet and outlet of cathodic depolarizing gas, eg air, oxygen or other depolarizing gas, through the inlet and outlet circuits, which circulate through the internal spaces of the individual block elements under atmospheric overpressure which preferably slightly exceeds the electrolyte pressure the outside of the porous cathode structure.

V průběhu vydávání elektrické energie z článku je depolarizační plyn, např. kyslík nebo plyn obsahující kyslík, ve styku s vnitřními stranami porézních katodových elementů, jejichž vnější strany jsou ve styku s elektrolytem. Tlak plynu přiváděného k vnitřním aktivovaným porézním stranám katody je nastaven na tlak elektrolytu, takže elektrolyt nezaplaví póry v katodových elementech a plyn současně nemůže proniknout do elektrolytu. Jako elektrolyty jsou nejvýhodnější vodní alkalické elektrolyty, např. hydroxid sodný, hydroxid draselný a směsi hydroxidu draselného s hydroxidem ruhidným, lze však použít jiné elektrolyty.During the dispensing of electrical energy from the cell, the depolarizing gas, e.g., oxygen or oxygen-containing gas, is in contact with the inner sides of the porous cathode elements, the outer sides of which are in contact with the electrolyte. The pressure of the gas supplied to the internal activated porous sides of the cathode is adjusted to the electrolyte pressure so that the electrolyte does not flood the pores in the cathode elements and at the same time the gas cannot penetrate the electrolyte. Most preferred as electrolytes are aqueous alkaline electrolytes, such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and mixtures of potassium hydroxide and potassium hydroxide, but other electrolytes may be used.

V případě katod depolarizovaných kyslíkem nebo vzduchem a anod povlečených zinkem probíhají v článku následující reakce:In the case of oxygen or air depolarized cathodes and zinc-coated anodes, the following reactions take place in the paper:

na katodě:on cathode:

Ϋ2 O₂ .+· H-_aO + 2e- -> 2 OH na anodě:Ϋ2 O _2. + · H- _and O + 2e-> 2 OH at the anode:

Zn 4- 2 OH -> ZnO 4- H₂O 4- 2e výsledná reakce v článku:Zn 4- 2 OH -> ZnO 4- H ₂ O 4- 2e resultant reaction in the article:

Zn + 1/2 O2 -> ZnOZn + 1/2 O2 -> ZnO

Nový a vyšší účinek vynálezu elektrochemického článku s rozpustnými anodami a katodami depolairizovanými plynem, které jsou uloženy v inertní nádobě článku spočívá v tom, že katody mohou být vyjmuty a uloženy zpět do nádoby článku a rozpustné části anod mohou být snadno odstraněny a obnoveny vně nádoby článku a znovu použity v tomtéž nebo podobném článku. Případně je možno vyjímat a nahrazovat pouze rozpustné části anod.A new and higher effect of the invention of an electrochemical cell with soluble anodes and gas depolairized cathodes stored in an inert cell vessel is that the cathodes can be removed and deposited back into the cell vessel, and soluble anode portions can be easily removed and recovered outside the cell vessel. and reused in the same or similar article. Optionally, only soluble anode parts can be removed and replaced.

Další výhoda vynálezu spočívá v tom, že konstrukce nádoby článku pro vyjímatelné a nahraditelné bipolární článkové elementy je opatřena prostředky pro cirkulování elektrolytu v prostorech mezi sousedními článkovými elementy a plynu uvnitř plochých katodových elementů, kterým se článek aktivuje.A further advantage of the invention is that the design of the cell container for removable and replaceable bipolar cell elements is provided with means for circulating the electrolyte in the spaces between adjacent cell elements and gas within the flat cathode elements by which the cell is activated.

Jiná další výhoda vynálezu spočívá v tom, že pevné nebo porézní rozpustné anody lze vyjmout a nahradit jinými anodami, jestliže v důsledku chemických reakcí v baterii dojde k jejich částečnému rozpuštění.Another further advantage of the invention is that solid or porous soluble anodes can be removed and replaced by other anodes if they partially dissolve due to chemical reactions in the battery.

Jiná další výhoda vynálezu spočívá v tom, že anody a katody jsou vedeny ve vedeních vytvořených v nádobě článku, takže anody a katody se v průběhu vyjímání z nádoby článku navzájem nedotýkají.Another further advantage of the invention is that the anodes and cathodes are guided in guides formed in the cell vessel, so that the anodes and cathodes do not contact each other during removal from the cell vessel.

Výhodou vynálezu je také to, že konstrukce článku je robustní a bez choulostivých součástí nebo snadno; poškoditelných plášťů, které mohou být při vyměňování anod poškozeny, což umožňuje vyjmutí a nahrazení rozpustných anod v nádobě článku bez jakéhokoliv poškození jiných částí článku.It is also an advantage of the invention that the cell structure is robust and free of delicate components or easily; damaging sheaths that can be damaged during anode replacement, allowing soluble anodes to be removed and replaced in the cell vessel without any damage to other parts of the cell.

Vynález je dále objasněn na příkladech jeho provedení, které jsou popsány na základě připojených výkresů, které znázorňují: obr. 1 perspektivní pohled na hranolovitý bipolární element, obr. 2 celkový pohled na čtyři elementy, tj. na dva mezilehlé bipolární elementy a jeden katodový a jeden anodový koncový element, obr. 3 půdorysný pohled na nádobu článku, ve které jsou vloženy bipolární elementy tvořící potřebný počet článků, obr. 4 řez přibližně v rovině 4—4 z obr. 3, obr. 5 podélný řez nádobou článku přibližně v rovině 5—5 z obr. 7, týká se provedení článku, ve kterém jak anody, tak katody mají dvě strany, takže s výjimkou koncových elementů jsou anody a katody aktivovány jak na přední, tak i zadní straně, obr. 6 celkový perspektivní pohled na dva katodové elementy a dva anodové elementy z obr. 5 s elektrickými spoji, obr. 7 řez v rovině 3—3 z obr. 5, na kterém je patrná nádoba článku, do které lze vložit a ze které lze vyjmout anodové elementy uložené na nosných vrstvách, což umožňuje obnovit povlak anodových elementů vně nádoby článku, obr. 8 půdorysný pohled, částečně v řezu, na nádobu článku, ve které jsou uloženy kyslíkem depolarizované ikato236770 dy a nahraditelné anody podle vynálezu, obrázek 9 zvětšený pohled na detail konstrukce anody a katody v tomto provedení, obrázek 10 půdorysný řez jiným provedením vynálezu a obr. 11 řez přibližně v rovině 11—11 z obr. 10. ’BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of a prismatic bipolar element; FIG. 2 is an overall view of four elements, i.e. two intermediate bipolar elements and one cathode; one anode end element, FIG. 3 is a plan view of the cell vessel in which the bipolar elements constituting the required number of cells are inserted; FIG. 4 is a sectional view approximately in plane 4--4 of FIG. Fig. 5-5 of Fig. 7 relates to an embodiment of a cell in which both the anodes and cathodes have two sides so that, with the exception of the end elements, the anodes and cathodes are activated on both the front and back sides; two cathode elements and two anode elements of FIG. 5 with electrical connections, FIG. 7 is a sectional view taken along line 3--3 of FIG. 5 showing the cell vessel, the anode elements stored on the carrier layers can be inserted and removed to allow the anode elements to be renewed outside the cell vessel, FIG. 8 is a plan view, partially in section, of the cell vessel in which the oxygen depolarized icato236770 dy is replaceable and replaceable Figure 9 is an enlarged cross-sectional view of a detail of the anode and cathode structure in this embodiment; Figure 10 is a plan view of another embodiment of the invention;

Z obr. 1 je patrné, že výměnné bipolární jednotky .'jsou tvořeny jednotlivými svislými plochými hranolovitými katodovými elementy 1 z ventilového kovu, tj. niklu, nerez oceli nebo podobně. Každý z katodových elementů se stává ze souvislé nerozpustné stěny 2, na které jsou uloženy rozpustné anodové elementy 5, horní lišty 3, spodní lišty 3a a postranních lišt 3b, které všechny mají profil tvaru písmene U a tvoří rám pro porézní katodu 4 propustnou pro plyn, která je vyrobena ze sintrovaného aktivovaného titanu nebo jiného ventilového kovu, nebo niklu nebo nerez oceli impregnované katalytickým materiálem, např. kovy platinové skupiny, oxidy kovů platinové skupiny, směsí těchto oxidů nebo jinými katalytickými oxidy, např. spinely, metatitanátem vápenatým, delafositem, bronzem apod. Aktivovaná sintrovaná porézní katoda 4 se s výhodou vyrábí odděleně a pak se k rámu sestaveného z lišt 3, 3a, 3b přivaří.It can be seen from FIG. 1 that the replaceable bipolar units consist of individual vertical flat prismatic cathode elements 1 of valve metal, i.e. nickel, stainless steel or the like. Each of the cathode elements consists of a continuous insoluble wall 2 on which the soluble anode elements 5, the upper strips 3, the lower strips 3a and the side strips 3b, all of which have a U-shaped profile and form a gas permeable cathode 4 frame. which is made of sintered activated titanium or other valve metal, or nickel or stainless steel impregnated with a catalytic material, eg platinum group metals, platinum group metal oxides, mixtures of these oxides or other catalytic oxides such as spinels, calcium metatitanate, delaphosit, The activated sintered porous cathode 4 is preferably manufactured separately and then welded to a frame made of strips 3, 3a, 3b.

Sintrované porézní katody 4 propustné pro plyn a také porézní katody 32, 34 z obrázku 5 jsou vyrobeny z jakéhokoliv kovu odolného proti korozi, s výhodou se vyrábějí sintrováním částeček kovu odolného proti korozi známou technologií, která se běžně používá při výrobě kovových filtračních desek a trubic. Požadavkem je dosažení struktury s porózitou 30 až 65 % objemových. Sintrované porézní katody 4, 32, 34 mohou být ze sloučeniny křemíku nebo ventilového kovu, např. titanu, tantalu, wolframu, zirkonia, niobu, hafnia, vanadu, ytria, nebo jejich slitin, niklu nebo nerez oceli.The sintered porous cathodes 4 permeable to gas as well as the porous cathodes 32, 34 of Figure 5 are made of any corrosion resistant metal, preferably made by sintering the corrosion resistant metal particles by known technology commonly used in the manufacture of metal filter plates and tubes . The requirement is to achieve a structure with a porosity of 30 to 65% by volume. The sintered porous cathodes 4, 32, 34 may be of a silicon or valve metal compound such as titanium, tantalum, tungsten, zirconium, niobium, hafnium, vanadium, yttrium, or alloys thereof, nickel or stainless steel.

Částečky jsou s výhodou kulové a mají malý rozptyl velikosti. Výhodné rozsahy velikostí jsou — udány v počtu ok síta na cm — následující: 4 až 12, 12 až 20, 20 až 28 a 39 až 59. Výhodnější, jsou větší částečky, tj. částečky odpovídající sítu se 4 až 12 a 12 až 20 oky na cm. Při použití částeček o této velikosti má porézní katoda 4, 32, 34 impregnovaná katalyzátorem porózitu kolem 50 % objemových a je velmi dobře propustná jak pro kapaliny, tak i pro plyn. Tlak plynu se s ohledem na poréznost nastavuje tak, aby kapalný elektrolyt nemohl zaplavit póry v porézní katodě 4, 32, 34 a plyn nemohl pronikat do elektrolytu.The particles are preferably spherical and have a small size dispersion. Preferred size ranges are - in number of sieves per cm - as follows: 4 to 12, 12 to 20, 20 to 28 and 39 to 59. More preferred are larger particles, i.e. particles corresponding to a 4 to 12 and 12 to 20 sieve. mesh to cm. When particles of this size are used, the porous cathode 4, 32, 34 impregnated with the catalyst has a porosity of about 50% by volume and is very permeable to both liquids and gas. The gas pressure is adjusted with respect to porosity so that the liquid electrolyte cannot flood the pores in the porous cathode 4, 32, 34 and the gas cannot penetrate the electrolyte.

Povrch sintrované porézní katody 4 obrácený směrem dovnitř katodového elementu 1 je s výhodou impregnován hydrofóbní pryskyřicí, například fluorkarbonovou pryskyřicí, aby vnitřní povrch porézní katody 4 byl v podstatě nepropustný pro vodný elektrolyt, zatímco strana porézní katody 4 obrácená směrem ven si zachová původní propustnost pro elektrolyt. Hydrofóbní povlak Spolu s přetlakem plynu uvnitř katodového elementu 1 účinně zabraňuje prosakování elektrolytu do katodového elementu 1. Tento katodový element 1 však může být opatřen odvodňovacími obvody, kterými lze odvádět náhodně vniklou kapalinu.The inwardly facing surface of the sintered porous cathode 4 is preferably impregnated with a hydrophobic resin, for example a fluorocarbon resin, so that the inner surface of the porous cathode 4 is substantially impermeable to the aqueous electrolyte, while the outwardly facing side of the porous cathode 4 retains the original electrolyte permeability. . Hydrophobic coating Together with the overpressure of the gas inside the cathode element 1, it effectively prevents the electrolyte from leaking into the cathode element 1. However, the cathode element 1 may be provided with drainage circuits through which the accidentally penetrated liquid can be drained.

Na čelní nepropustné stěně 2 katodového elementu 1 je odnímatelně uložen rozpustný anodový element 5 tvořený fólií ze zinku nebo jiného rozpustného anodového materiálu. Rozpustný anodový element 5 je k souvislé čelní nepropustné stěně 2 elektricky a mechanicky připojen pomocí pružných prostředků 6, které jsou vyrobeny přivařením vhodně tvarovaných kovových pásů podél obou svislých okrajů čelní nepropustné stěny 2 a vodorovného pásku spojujícího spodní konce uvedených svislých pásků. Rozpustný anodový element 5 se snadno vloží zasunutím do svislých pružných prostředků 6, dokud nedosedne na spodní pružný prostředek 6.On the front impermeable wall 2 of the cathode element 1, a soluble anode element 5 formed by a foil of zinc or other soluble anode material is detachably mounted. The soluble anode element 5 is electrically and mechanically connected to the continuous front impermeable wall 2 by means of resilient means 6, which are produced by welding suitably shaped metal strips along both vertical edges of the front impermeable wall 2 and a horizontal strip connecting the lower ends of said vertical strips. The soluble anode element 5 is easily inserted by sliding it into the vertical resilient means 6 until it rests on the lower resilient means 6.

Vyjmutí částečně spotřebovaného anodového elementu 5 je jednoduchá a rychlá operace. Rozpustné anodové elementy 5 mohou být tvořeny plochými nebo „zvlněnými fóliemi z kompaktního nebo porézního zinku nebo jiného rozpustného kovu.Removing the partially consumed anode element 5 is a simple and quick operation. The soluble anode elements 5 may be formed by flat or corrugated foils of compact or porous zinc or other soluble metal.

K usnadnění vyjímání zinkových fólií se mohou použít vhodné vytahovací nástroje, které zapadají do neznázorněných otvorů v horních částech zinkových fólií.To facilitate the removal of the zinc foils, suitable pulling tools may be used which fit into the openings (not shown) in the upper parts of the zinc foils.

Jak anodové elementy 5, tak i porézní katody 4 jsou menší než celkové rozměry katodových elementů 1, takže na obvodu katodových elementů 1 jsou neaktivní okraje, kterými se katodové elementy 1 zasouvají do prostředků 11, např. drážek nebo jiných rozpěr vytvořených v nádobě 10 baterie.Both the anode elements 5 and the porous cathodes 4 are smaller than the overall dimensions of the cathode elements 1, so that at the periphery of the cathode elements 1 there are inactive edges by which the cathode elements 1 are inserted into means 11, eg grooves or other spacers formed in the battery container 10. .

Katodové elementy 1 jsou opatřeny prostředky 7 pro průchod depolarizačního plynu a prostředky 8 pro odvod vyčerpaného depolarizačního plynu, které slouží pro přívod depolarizačního plynu a udržování potřebného tlaku depolarizačního plynu uvnitř těchto dutých katodových elementů 1.The cathode elements 1 are provided with depolarizing gas passage means 7 and depleted depolarizing gas passage means 8 for supplying depolarizing gas and maintaining the necessary depolarizing gas pressure within these hollow cathode elements 1.

K mechanickému a elektrickému připojení rozpustných anodových elementů 5 na katodových elementech 1 se kromě pružných prostředků 6 mohou použít i jiné prostředky. Rozpustný anodový element 5 může být na čelní nerozpustné stěně 2 katodového elementu 1 připevněn například také bodově naneseným termoplastickým, elektricky vodivým pojivém. Použití pružných prostředků 6 je však nejvýhodnější, protože anodový element 5 může být vyjmut a opět zasunut bez vyjímání katodového elementu 1 z nádoby 10 článku, čímž se podstatně zkracuje čas potřebný pro „nabití“ článku.In addition to the resilient means 6, other means may also be used for the mechanical and electrical connection of the soluble anode elements 5 to the cathode elements 1. The soluble anode element 5 can also be attached to the front insoluble wall 2 of the cathode element 1, for example also by a spot-applied thermoplastic, electrically conductive binder. However, the use of the resilient means 6 is most advantageous because the anode element 5 can be removed and reinserted without removing the cathode element 1 from the cell container 10, thereby substantially reducing the time required to "charge" the cell.

Na obr. 2 je znázorněn celkový pohled na čtyři katodové elementy 1, ze kterého je zřejmé jejich elektrické sériové a prostorové uspořádání. Jednotlivé porézní katody jsou obráceny proti anodovým elementům sousedních katodových elementů 1.FIG. 2 shows a general view of the four cathode elements 1, from which their electrical serial and spatial arrangement is evident. The individual porous cathodes are facing the anode elements of adjacent cathode elements 1.

První katodový element A ve skupině má místo porézní ‘katody 4 souvislou stěnu, jeho anodový element 5 je uložen v pružných prostředcích 6 a připojen k záporné svorce článku, která při připojení k vnější zátěži článku představuje záporný pól. Podobně poslední katodový element D, který je opatřen porézní katodou 4 a nemá anodový element 5, je připojen ke kladnému pólu článku. Mezi koncové neúplná katodové elementy A, D jsou vloženy dva katodové elementy B, C. Pro dosažení požadovaného napětí článku však lze vložit libovolný potřebný počet mezilehlých katodových elementů.The first cathode element A in the group has a continuous wall instead of the porous ody cathode 4, its anode element 5 is housed in the resilient means 6 and connected to the negative cell terminal, which represents the negative pole when connected to the cell external load. Similarly, the last cathode element D, which is provided with a porous cathode 4 and has no anode element 5, is connected to the positive pole of the cell. Two cathode elements B, C are interposed between the terminal incomplete cathode elements A, D, however, any desired number of intermediate cathode elements may be inserted to achieve the desired cell voltage.

Porézní katoda 4 — viditelná v odříznutém rohu katodového elementu B — je obrácena k rozpustnému anodovému elementu 5 koncového katodového elementu A a rozpustný anodový element 5 katodového elementu B je obrácen k porézní katodě 4 — — není viditelná — sousedního katodového elementu C, a tak dále.The porous cathode 4 - visible in the cut-off corner of cathode element B - is facing the soluble anode element 5 of the end cathode element A and the soluble anode element 5 of the cathode element B is facing the porous cathode 4 - not visible - the adjacent cathode element C, and so on .

Prostředky 7, 8 pro depolarizační plyn katodových elementů B, C, D jsou propojeny s rozvodným potrubím a sběrným potrubím, aby těmito katodovými elementy mohl pod nastavitelným tlakem cirkulovat vzduch, kyslík nebo jiný depolarizační plyn.The depolarizing gas means 7, 8 of the cathode elements B, C, D are connected to the manifold and manifold so that air, oxygen or other depolarizing gas can circulate through the cathode elements at an adjustable pressure.

Na obr. 3 je znázorněn řez nádobou 10 článku, která je vyrobena z inertního materiálu, např. umělé hmoty, tvrdé pryže apod. V nádobě 10 jsou s odstupy vytvořeny prostředky 11 nebo jiné distanční členy, do kterých se zasouvají katodové elementy 1. Prostředky 11 nedosahují až ke dnu nádoby 10, takže pod spodními okraji katodových elementů 1 zůstává prostor lfi pro cirkulování, odvádění a podobně elektrolytu.FIG. 3 is a cross-sectional view of a cell vessel 10 made of an inert material, such as plastic, hard rubber, and the like. In the vessel 10, spacers 11 or other spacers are inserted into which cathode elements 1 are inserted. 11 do not reach the bottom of the container 10, so that below the lower edges of the cathode elements 1 there remains a space 11f for circulating, draining and the like electrolyte.

Při vložení katodových elementů 1 do prostředků 11 vznikne mezi porézní katodou 4 jednoho katodového elementu 1 a anodovým elementem 5 sousedního katodového elementu 1 mezera 12.When the cathode elements 1 are inserted into the means 11, a gap 12 is formed between the porous cathode 4 of one cathode element 1 and the anode element 5 of the adjacent cathode element 1.

Místo drážek v bočních stěnách nádoby 10 mohou být katodové elementy 1 opatřeny na obou stranách závěsy, které dosedají na horní okraje postranních sten nádoby 13 a přidržují katodové elementy 1 uvnitř nádoby 13 v požadované výšce.Instead of the grooves in the side walls of the container 10, the cathode elements 1 may be provided with hinges on both sides that abut the upper edges of the side walls of the container 13 and hold the cathode elements 1 within the container 13 at the desired height.

Ve stěnách nádoby 10 jsou. vytvořeny kanálky 13, 14, které jsou prostřednictvím průchodů 13a, 14a propojeny s mezerami 12 mezi katodovými elementy 1. Při činnosti článku cirkuluje mezerami 12 elektrolyt uložený v oddělené nádobě nebo zásobníku, elektrolyt je přiváděn a odváděn kanálky 13, 14. Koncový katodový element A je elektricky připojen k záporné svorce 24 článku a protilehlý koncový katodový element, který na obr. 3 není znázorněn, je připojen, ke kladné svorce 23 katodového elementu D zázoruěného na obr. 2.In the walls of the container 10 are. channels 13, 14 are connected to the gaps 12 between the cathode elements 1 through the passages 13a, 14a. In the operation of the cell, an electrolyte stored in a separate vessel or container circulates through the gaps 12, the electrolyte being supplied and withdrawn through channels 13, 14. is electrically connected to the negative terminal 24 of the cell and the opposite end cathode element, not shown in Figure 3, is connected to the positive terminal 23 of the cathode element D shown in Figure 2.

Na obr. 4 je znázorněn řez článkem v .rovině 4—4 z obr. 3. Katodový element 1 znázorněný na obr. 4 má na spodní straně neaktivní část 15, která zasahuje do určité vzdálenosti spodního pružného prostředkuFig. 4 is a cross-sectional view of the cell in plane 4-4 of Fig. 3.

IdId

6, které vymezují aktivní část anodového elementu 5. Neaktivní části 15 vystupují s výhodou do vzdálenosti odpovídající přibližně tři až pětinásobku mezielektrodové vzdálenosti mezi porézní katodou 4 a rozpustným anodovým elementem 5, tj. šířky mezer 12 vyznačených na obr. 3.6 which define the active part of the anode element 5. The inactive parts 15 preferably extend at a distance of approximately three to five times the inter-electrode distance between the porous cathode 4 and the soluble anode element 5, i.e. the width of the gaps 12 indicated in FIG.

Úkolem spodní neaktivní části 15 je prodloužit elektrickou dráhu pro případné bludné proudy procházející elektrolytem do prostoru 13.The task of the lower inactive part 15 is to extend the electric path for possible stray currents passing through the electrolyte into the space 13.

Prostředky 11 mohou případně zasahovat až ke dnu nádoby 10, takže prostor 18 zanikne. Katodový element 1 v tomto případě nemusí mít prodloužené neaktivní části 3.5 znázorněné na obr. 4, a jejich tvar odpovídá tvaru znázorněnému na obr. 1 a 2.The means 11 may optionally extend to the bottom of the container 10 so that the space 18 disappears. The cathode element 1 in this case need not have the elongated inactive portions 3.5 shown in FIG. 4, and their shape corresponds to the shape shown in FIGS. 1 and 2.

Katodové elementy 1 však s výhodou nezasahují až ke dnu nádoby 10 a mezi tímto duem nádoby 10 a spodními okraji katodových elementů 1 je ponechán prostor 16. V tomto prostoru 18 se mohou shromažďovat sražené pevné oxidy rozpuštěného anodového 'kovu, aniž by překážely v prostoru elektrod.Preferably, however, the cathode elements 1 do not extend to the bottom of the vessel 10, and space 16 is left between the vessel bottom 10 and the lower edges of the cathode elements 1. In this space 18, precipitated solid oxides of dissolved anode metal can accumulate without interfering with the electrodes. .

Při nabíjení článku vložením nových rozpustných anodových elementů 5 se elektrolyt spolu se sraženými oxidy vypustí vypouštěcí trubicí připojenou ke dnu nádoby 10, která tvoří prostředek 28 pro shromažďování vyloučeného materiálu.When the cell is charged by inserting new soluble anode elements 5, the electrolyte together with the precipitated oxides is drained by a discharge tube connected to the bottom of the vessel 10, which forms the means 28 for collecting the deposited material.

Prostředky 7, 8 pro depolarizační plyn katodových elementů 1 jsou prostřednictvím spojek 17 spojeny s rozvodnou trubicí 1? a sběrnou trubicí 13.The depolarizing gas means 7, 8 of the cathode elements 1 are connected by means of couplings 17 to the manifold 1? and collecting tube 13.

V přívodním potrubí 22 je zařazen ventilátor nebo kompresor 20 a v odváděcím potrubí 23 je zařazen škrticí ventil 21, který slouží k nastavení požadovaného tlaku plynu uvnitř katodového elementu 1 článlku. Nádoba 10 článku je opatřena víkem 9, které zabraňuje rozstřikování elektrolytu mimo tuto nádobu 10. Elektrolyt v článku se udržuje přibližně na hladině 27 vyznačené na obr. 4.Inlet line 22 is a fan or compressor 20 and in outlet line 23 is a throttle valve 21, which serves to adjust the desired gas pressure inside the cathode element 1 of the cell. The cell vessel 10 is provided with a lid 9 which prevents the electrolyte from splashing outside the vessel 10. The electrolyte in the cell is maintained at approximately the level 27 indicated in FIG. 4.

V průběhu činnosti článku je vnitřními prcstc-ry katodových elementů 1 proháněn pomocí kompresoru 20 vzduch, kyslík, kyslíkem obohacený nebo jiný depolarizační plyn, jehož vypouštění je řízeno škrticím ventilem 21. Uvnitř katodových elementů 1 se udržuje určitý konstantní přetlak plynu, čímž se zabraňuje prosakování elektrolytu porézními katodami 4 a zajišťuje vytvoření rozhraní tří fází v tloušťce porézní katodyDuring operation of the cell, air, oxygen, oxygen-enriched or other depolarizing gas is blown through the internal interfaces of the cathode elements 1, the discharge of which is controlled by a throttle valve 21. A constant overpressure of gas is maintained within the cathode elements 1 thereby preventing leakage. of the electrolyte by the porous cathodes 4 and ensures the formation of an interface of three phases in the thickness of the porous cathode

4. Velikost přetlaku závisí na poréznosti a propustnosti aktivované porézní katody 4 a nastavuje se tak, aby elektrolyt nemohl zaplavit póry v porézní katodě 4 a aby plyn současně nemohl proniknout do elektrolytu.4. The excess pressure depends on the porosity and permeability of the activated porous cathode 4 and is set so that the electrolyte cannot flood the pores in the porous cathode 4 and at the same time gas cannot penetrate the electrolyte.

Jako anodový materiál je výhodný zinek. Mohou se však použít i jiné elektricky vodivé materiály používané v článcích kov-kyslík, např. kovy, metaloidy, slitiny a soli těžkých. kovů. Rozpustné anodové elementy 2 jsou s výhodou z kompaktních kovů. mohou πZinc is preferred as the anode material. However, other electrically conductive materials used in metal-oxygen cells, such as metals, metalloids, alloys and heavy salts may also be used. of metals. The soluble anode elements 2 are preferably of compact metals. can π

se však použít také porézní rozpustné anodové elementy 5 nebo částečně porézní a částečně kompaktní rozpustné anodové elementy 5.however, it is also possible to use porous soluble anode elements 5 or partially porous and partially compact soluble anode elements 5.

Anodové elementy 5 přitom mohou být tvořeny plochým, mírně zakřiveným zvlněným plechem. Materiál rozpustných anodových elementů 5 musí chemicky reagovat s elektrolytem a musí mít větší kladné přepětí než kyslík. Mohou -se použít alkalické elektrolyty, např. hydroxid sodný, hydroxid draselný, směsi hydroxidu sodného s hydroxidem ruhidným apod.The anode elements 5 can be formed by a flat, slightly curved corrugated sheet. The material of the soluble anode elements 5 must react chemically with the electrolyte and have a higher positive overvoltage than oxygen. Alkaline electrolytes such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, mixtures of sodium hydroxide and rhodium hydroxide and the like can be used.

Při připojení článku k vnější zátěži protéká elektrolytem nacházejícím se v mezerách 12 mezi elektrodami proud směrem k zinkovým rozpustným anodovým elementům 5 a katodovým elementem 1 k porézní katodě 4 tohoto katodového elementu 1 a pak dále elektrolytem nacházejícím se v další mezlelektrodové mezeře 12 k zinkovému rozpustnému anodovému elementu 5 dalšího sousedního katodového elementu 1 atd. až ke kladné svorce 25 článku, ke které je připojena vnější zátěž.When the cell is connected to an external load, a current in the electrode gaps 12 flows through the electrode towards the zinc soluble anode elements 5 and the cathode element 1 to the porous cathode 4 of the cathode element 1 and then further through the electrolyte in the next interelectrode gap 12 to the zinc soluble anode. element 5 of another adjacent cathode element 1, etc. up to the positive terminal 25 of the cell to which the external load is connected.

Aby se omezily bludné proudy, procházející elektrolytem nacházejícím se ve spodním prostoru 1B nádoby 10 článku, může být tento prostor 16 částečně vyplněn izolačním výplňovým materiálem, např. úlomky keramických trubiček apod.In order to limit stray currents passing through the electrolyte located in the lower space 1B of the cell container 10, this space 16 may be partially filled with insulating filler material, eg ceramic tube fragments or the like.

V provedení znázorněném na obr. 5, 6 a 7 jsou znázorněny jednotlivé svislé ploché katodové elementy 31 podobné katodovým elementům 1 z obr. 1 a 2, které jsou vyrobeny z ventilového kovu, tj. z niklu, nerez oceli apod. Každý z katodových elementů 31 je opatřen přední porézní katodou 32 a zadní porézní katodou 34, které jsou uloženy na pravoúhlém rámu sestaveném z horní lišty 33, spodní lišty 33a a postranních lišt 33b, 33c, které mají profil písmene U a jsou s výhodou vyrobeny z jednoho kusu kovu. Porézní katody 32, 34 ve tvaru obdélníka jsou vyrobeny ze šmírovaného aktivovaného titanu nebo jiného ventilového kovu nebo niklu či nerez oceli, impregnovaného katalytickým materiálem, např. kovy platinové skupiny, -oxidy 'kovů platinové skupiny, směsí těchto oxidů a jinými oxidy s katalytickými vlastnostmi, např. spinely, metatitanátem vápenatým, delafositem, bronzem apod. Porézní katody 32, 34 jsou k lištám 33, 33a, 33b, 33c tvořícím popsaný rám s výhodou přivařeny. ólIn the embodiment shown in Figures 5, 6 and 7, individual vertical flat cathode elements 31 similar to the cathode elements 1 of Figures 1 and 2 are shown, which are made of valve metal, ie nickel, stainless steel, etc. Each of the cathode elements 31 is provided with a front porous cathode 32 and a rear porous cathode 34, which are mounted on a rectangular frame composed of a top rail 33, a bottom rail 33a and side rails 33b, 33c having a U-shaped profile and preferably made of one piece of metal. The rectangular porous cathodes 32, 34 are made of spotted activated titanium or other valve metal or nickel or stainless steel impregnated with a catalytic material, e.g., platinum group metals, platinum group metal oxides, mixtures of these oxides, and other oxides with catalytic properties spinel, calcium metatitanate, delaphosit, bronze and the like. The porous cathodes 32, 34 are preferably welded to the strips 33, 33a, 33b, 33c forming the described frame. ol

Vnitřní strany šmírovaných porézních katod 32, 34 jsou s -výhodou impregnovány hydrofobní pryskyřicí, např. fluorokarbonovou -pryskyřicí, čímž se tyto porézní katody 32, 34 stávají prakticky nepropustnými pro vodný elektrolyt nacházející se na vnější straně a přitom zůstávají propustné pro plyny z vnitřní strany.Preferably, the interior sides of the porous cathodes 32, 34 are impregnated with a hydrophobic resin, e.g., a fluorocarbon resin, thereby rendering the porous cathodes 32, 34 virtually impermeable to the aqueous electrolyte on the outside while remaining permeable to gases from the inside. .

Hydrofobní povlak spolu s přetlakem plynu uvnitř katodových elementů 31 účinně zabraňuje 'prosakování elektrolytu do vnitřního prostoru katodových elementů 31. Tyto katodové elementy 31 případně mohou být opatřeny odvodňovacími trubicemi, kterými lze vypustit náhodně vniklou kapalinu.The hydrophobic coating together with the overpressure of the gas inside the cathode elements 31 effectively prevents leakage of electrolyte into the interior of the cathode elements 31. These cathode elements 31 may optionally be provided with drainage tubes through which the accidentally penetrated liquid can be discharged.

Vyjímatelné a nahraditelné rozpustné anodové elementy 35 jsou uloženy na nerozpustném lehkém nosném rámu 38, např. z, titanu, titanu plátotvorného tantalem, niklu nebo jiného vhodného kovu, který je uložen v drážkách 37, vytvořených v nádobě 40 článku z izolační umělé hmoty. Anoa-ově elementy 35 ze zinku nebo jiného rozpustného anodového materiálu mohou být na nosný rám naneseny elektrolyticky nebo navařeny, přinýtovány, naválcovány, připevněny termoplastickým, elektricky vodivým pojivém nebo jinak. K usnadnění vyjímání a opětného zasouvání nosných rámů 36 do drážek 37 se mohou použít vhodné vytahovací nástroje, které zapadají do neznáz-orněných otvorů v horních částech nosných rámů 36.The removable and replaceable soluble anode elements 35 are supported on an insoluble lightweight support frame 38, e.g., titanium, titanium, tantalum, nickel or other suitable metal that is embedded in grooves 37 formed in the cell container 40 of the insulating plastic member. The yesa elements 35 of zinc or other soluble anode material may be electrolytically or welded to the support frame, riveted, rolled, fixed by a thermoplastic, electrically conductive binder or otherwise. To facilitate the removal and re-insertion of the support frames 36 into the grooves 37, suitable pulling tools can be used which fit into the openings (not shown) in the upper parts of the support frames 36.

Rozpustné anodové elementy 35 mají menší rozměry než nosné rámy 36 na-př. z titanu, titanu plátovaného tantalem, niklu nebo jiného vhodného kovu, které jsou zasunuty do drážek 37, které jsou zasunuty v nádobě 40 z izolační hmoty. Na okrajích nosných rámů 36 tímto způsobem vznikají neaktivní plochy, které do uvedených drážek 37 v- nádobě 40 mohou zapadnout. Ve stěnách nádoby 40 článku je vytvořen přívod 38 a vývod 39, které slouží pro přívod a cirkulování elektrolytu nádobou 40 a jsou propojeny s kanály 3a, 39a.The soluble anode elements 35 have smaller dimensions than the support frames 36, e.g. made of titanium, titanium clad with tantalum, nickel, or other suitable metal, which are inserted into grooves 37, which are inserted in the container 40 of insulating material. In this way, inactive surfaces are formed at the edges of the support frames 36, which can fit into the grooves 37 in the container 40. An inlet 38 and an outlet 39 are provided in the walls of the cell vessel 40, which serve to feed and circulate the electrolyte through the vessel 40 and communicate with channels 3a, 39a.

V článku se mohou používat běžně elektrolyty včetně alkalických elektrolytů, např. hydroxid sodný, hydroxid draselný, směsi hydroxidu draselného s hydroxidem rubidným apod. Mohou se však použít i -kyselé elektrolyty, včetně kyseliny sírové, kyseliny fosforečné a kyseliny chlorovodíkové. Materiál anodových elementů 35 se volí podle použitého elektrolytu.Electrolytes, including alkaline electrolytes, such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, mixtures of potassium hydroxide with rubidium hydroxide and the like, may be commonly used in the cell. However, acidic electrolytes, including sulfuric acid, phosphoric acid and hydrochloric acid, may also be used. The material of the anode elements 35 is selected according to the electrolyte used.

Katodové elementy 30A, SOB, 30C, 30D znázorněné na -obr. 5 jsou uloženy v prostředcích 41, např. drážkách na nádobě 40 článku tak, že jednotlivé porézní katody 32, 34 jsou -obráceny k příslušným dvoustranným anodovým elementům 35 na sousedních n-csných rámech 38, s výjimkou prvního (katodového) elementu a posledního (anodového) elementu.The cathode elements 30A, SOB, 30C, 30D shown in FIG. 5 are housed in means 41, e.g., grooves on the cell vessel 40, such that the individual porous cathodes 32, 34 face the respective bilateral anode elements 35 on adjacent n-frame frames 38, except for the first (cathode) element and the last (cathode) element. anode) element.

První katodový element 30A ve skupině má souvislou koncovou stěnu, -která zde nahrazuje šmírovanou porézní katodu 34 ostatních katodových elementů SOB, 30C, 30D. Tato celistvá koncová stěna přiléhá na koncovou stěnu nádoby 40. Podobně je proti poslednímu katodovému elemetu 30D uspořádán jednostranný anodový element 35 nanesený na nosném rámu 38, který na své protější straně není opatřen žádnou anodou.The first cathode element 30A in the group has a continuous end wall, which here replaces the sifted porous cathode 34 of the other cathode elements SOB, 30C, 30D. This integral end wall abuts against the end wall of the container 40. Similarly, a one-sided anode element 35 is applied to the last cathode elemet 30D applied to the support frame 38, which has no anode on its opposite side.

Poslední nosný rám 36 je uložen v drážce 37 na konci nádoby 40 článku odlehlém od katodového elementu 30A. Na mezilehlých katodových elementech 30B, 30C atd. jsou navařeny sintrované porézní katody 32, 34 a mezi sousedními katodovými elementy 31 je vždy vložen nosný rám 36 opatřený na Obou stranách rozpustnými anodovými elementy 35.The last support frame 36 is received in a groove 37 at the end of the cell container 40 remote from the cathode element 30A. Sintered porous cathodes 32, 34 are welded to the intermediate cathode elements 30B, 30C, etc., and a supporting frame 36 is provided between adjacent cathode elements 31, provided with soluble anode elements 35 on both sides.

Mezi konoovými elementy 30A, SOD může být vložen libovolný počet rozpustných anodovýcih elementů 35 a katodových elementů 31.Any number of soluble anode elements 35 and cathode elements 31 may be interposed between the terminal elements 30A, SOD.

Přední porézní katoda 32 katodového elementu 3ÍIB je obrácena k zinkovému rozpustnému anodovému elementu 35 mezi katodovými elementy SOB, 30C a zadní porézní katoda 34 je obrácena k zinkovému anodovému elementu 35 mezi katodovými elementy 30A, 30B atd. v celém článku až ke koncovému katodovému elementu SOD.The front porous cathode 32 of cathode element 31IB faces the zinc soluble anode element 35 between the cathode elements SOB, 30C, and the rear porous cathode 34 faces the zinc anode element 35 between the cathode elements 30A, 30B etc. throughout the cell to the end cathode element SOD. .

Nádoba 40 je s výhodou vyrobena z umělé hmoty a její s odstupy vytvořené drážky 37 nedosahují až ke dnu nádoby 40, takže nosné rámy 30 rozpustných anodových elementů 35 a katodové elementy 31 nedosahují až ke dnu nádoby 40, nýbrž jsou od tohoto dna vzdáleny, takže elektrolyt může cirkulovat mezi elektrodami a pod anodovými elementy 35 a katodovými elementy 31 a může být podle potřeby vypouštěn vypouštěcí trubicí, tvořící prostředek 42 pro shromaždování vyloučeného materiálu.The container 40 is preferably made of plastic and its spaced grooves 37 do not reach the bottom of the container 40, so that the support frames 30 of the soluble anode elements 35 and the cathode elements 31 do not reach the bottom of the container 40 but are spaced therefrom. the electrolyte may be circulated between the electrodes and below the anode elements 35 and cathode elements 31 and may be discharged as necessary through the discharge tube constituting the means 42 for collecting the deposited material.

Při zasunutí katodových elementů 30 do prostředků 41 a nosných rámů 36 vždy se dvěma anodovými elementy 35 do drážek 37 vzniknou mezi porézními katodami 32, 34 a anodovými elementy 35 mezery 43, kterými cirkuluje elektrolyt. Elektrolyt je uložen v obdélné nádobě nebo zásobníku a je mezerami 43 proháněn pomocí přívodu 38 a vývodu 39 pro elektrolyt.When the cathode elements 30 are inserted into the means 41 and the support frames 36, each with two anode elements 35 in the grooves 37, gaps 43 are formed between the porous cathodes 32, 34 and the anode elements 35 through which the electrolyte circulates. The electrolyte is contained in a rectangular vessel or container and is forced through the gaps 43 through the inlet 38 and the electrolyte outlet 39.

Na obr. 6 je znázorněn celkový pohled na dva katodové elementy 31 a anodové elementy 35 na nosných rámech 36, ze kterého je patrné elektrické a prostorové uspořádání těchto elementů. Katodové elementy 31 jsou navzájem propojeny vodiči 44, které jsou propojeny s neznázorněnou kladnou svorkou článku, a anodové nosné rámy 36 jsou navzájem propojeny pomoci ok 36a a vodičů 45 a připojeny k záporné svorce článku, ke kterým se připojuje vnější zátěž. Toto provedení pracuje jako jednopólový článek.FIG. 6 shows an overall view of the two cathode elements 31 and anode elements 35 on the support frames 36, showing the electrical and spatial arrangement of these elements. The cathode elements 31 are connected to each other by conductors 44, which are connected to a positive cell clamp (not shown), and the anode support frames 36 are connected to each other by meshes 36a and conductors 45 and connected to the negative cell clamp to which the external load is connected. This embodiment operates as a single-pole cell.

Prostředky 46, 47 pro depolarizační plyn jednotlivých katodových elementů 31 jsou pomocí spojek 48, 48a propojeny jednak s rozvodnou trubicí 49, jednak se sběrnou trubicí 51. V přívodním potrubí 52 je zařazen kompresor 50 a v odváděcím potrubí 53a je zařazen škrticí ventil 53, jejichž pomocí se nastavuje požadovaný tlak plynu uvnitř katodových elementů 31 článku.The depolarizing gas means 46, 47 of the individual cathode elements 31 are connected by means of couplings 48, 48a to the manifold 49 and to the manifold 51. A compressor 50 is provided in the supply line 52 and a throttle valve 53a in the discharge line 53a. the desired gas pressure within the cathode elements 31 of the cell is set.

Nádoba 40 článku je opatřena víkem 54, které zabraňuje rozstřikování elektrolytu vně této nádoby 40. Elektrolyt v nádobě 40 je udržován přibližně na hladině 55, vyznačené na obr. 7,The cell vessel 40 is provided with a lid 54 that prevents the electrolyte from splashing outside the vessel 40. The electrolyte in the vessel 40 is maintained at approximately the level 55 shown in FIG. 7,

Jestliže je k článku připojena vnější zátěž, vhání se do' vnitřního prostoru katodových elementů 31 pomocí kompresoru 50 vzduch, kyslík, kyslíkem obohacený plyn, nebo jiný plyn, jehož vypouštění se řídí škrticím ventilem 53. Uvnitř katodových elementů 31 se udržuje určitý konstantní přetlak, který zabraňuje prosakování elektrolytu porézními katodami 32, 34 a zajišťuje vytvoření rozhraní tří fází uvnitř tloušťky porézních katod 32, 34. Použitý přetlak závisí na poréznosti a propustnosti aktivovaných porézních katod 32, 34 a nastavuje se tak, že elektrolyt nemůže vniknout do pórů katod 32, 34, kterými současně na druhé straně nemůže proniknout do elektrolytu žádný plyn.When an external load is attached to the cell, air, oxygen, oxygen-enriched gas, or other gas, the discharge of which is controlled by the throttle valve 53, is injected into the interior of the cathode elements 31. which prevents the electrolyte from leaking through the porous cathodes 32, 34 and ensures the formation of a three-phase interface within the thickness of the porous cathodes 32, 34. The overpressure used depends on the porosity and permeability of the activated porous cathodes 32, 34 and adjusted so that the electrolyte cannot enter the pores of the cathodes 34, by which at the same time no gas can penetrate the electrolyte.

Proutí při činnosti článku protéká elektrolytem nacházejícím se v mezielefctrotíové mezeře 43 z porézních katod 32, 34 k zinkovým anodovým elementům 35.In the operation of the cell, the wicker flows through the electrolyte located in the interfacial gap 43 from the porous cathodes 32, 34 to the zinc anode elements 35.

Aby se potlačily bludné proudy procházející elektrolytem ve spodním prostoru 56 nádoby 40 článku, může být tento prostor 56 částečně vyplněn izolačním výplňovým materiálem, např. úlomky keramických trubiček apod.In order to suppress stray currents passing through the electrolyte in the lower space 56 of the cell container 40, this space 56 may be partially filled with insulating filler material, e.g., ceramic tube fragments or the like.

Na obr. 8 je znázorněna řada plochých katodových elementů s vyjímatelnými a nahraditelnými anodami, které jsou uloženy uvnitř nádoby 61 článku z izolační umělé hmoty a opatřeny prostředky 62 pro průchod depolarizačního plynu ústícími do vnitřních prostorů S3 dutých katodových elementů 64. Nádoba 61 je opatřena odnímatelným neznázorněným víkem, neznázorněnými elektrickými přívody ke koncové anodě a katodě a prostředky 65 pro odvod vyčerpaného depolarizačního plynu.Figure 8 illustrates a series of flat cathode elements with removable and replaceable anodes that are housed within the insulating plastic cell container 61 and are provided with depolarizing gas passage 62 extending into the interior spaces S3 of the hollow cathode elements 64. The container 61 is provided with a removable the cover (not shown), the electrical connections to the anode and cathode (not shown), and means (65) for discharging depleted depolarizing gas.

Prostředky 62, 65 jsou opatřeny ventily 66, 66a, jejichž pomocí se nastavuje tjak plynu uvnitř katodových elementů 64. V nádobě 61 jsou vytvořeny prostředky 61a nebo jiné rozpěrné prvky, ve kterých jsou uloženy duté katodové elementy 64. Na stěnách 64a katodových elementů 64 jsou vytvořeny duté porézní katody 68 tvořící průchody pro depolarizační plyn. Anodové elementy 69 jsou katodovými elementy 64 přidržovány mezi porézními katodami 68.The means 62, 65 are provided with valves 66, 66a by means of which the gas is adjusted within the cathode elements 64. In the container 61, means 61a or other spacing elements are formed in which the hollow cathode elements 64 are received. hollow porous cathodes 68 forming passages for depolarizing gas. The anode elements 69 are held between the porous cathodes 68 by cathode elements 64.

Na obr. 9 je ve zvětšeném měřítku znázorněn detail konstrukce katodového elementu 64 a duté porézní katody 68. Depolarizační plyn přiváděný do dutých katodových elementů 64 prochází otvory 67 v základnách zužujících se porézních katod 68, které jsou na větší části svého povrchu opatřeny povrchem z porézního kovu propustného pro plyn, který je současně odolný proti korozi, např. z kulových částeček šmírovaného ventilového kovu s poréznosti kolem 50 % objemových, který je impregnován katalyzátorem redukujícím kyslík, např. kovy platinové skupiny včetně platinové černi, oxidů kovů platinové skupiny a jiných katalytických kovových oxidů, jako jsou metatitanát vápenatý, delafosit, bronz, oxidy spinelového typu apod., které již byly popsány.Figure 9 is an enlarged detail of the structure of the cathode element 64 and the hollow porous cathode 68. The depolarizing gas supplied to the hollow cathode elements 64 passes through apertures 67 in the bases of the tapering porous cathodes 68, which are provided with a porous surface over most of their surface. a gas permeable metal which is at the same time corrosion-resistant, eg spherical particles of a smeared valve metal having a porosity of about 50% by volume, impregnated with an oxygen-reducing catalyst, eg platinum group metals including platinum black, platinum group metal oxides and other catalytic metal oxides such as calcium metatitanate, delaphosit, bronze, spinel-type oxides and the like have already been described.

233770233770

Tyto katalyzátory jsou schopny redukovat Ϋ2 O_a na OH^-, který se zinkem anodových elementů 69 reaguje podle dříve popsaných reakcí. Při této reakci vzniká oxid zinečnatý, jehož část zůstane v roztoku elektrolytu a určitá část se srazí jako částečky, které v elektrolytu zůstanou, dokud se elektrolyt z článku v průběhu vyměňování zinkových anodových elementů 69, tj. „nabíjení“ článku, nevypustí.These catalysts are able to reduce Ϋ2 O _and to OH ^- , which reacts with the zinc of the anode elements 69 according to the previously described reactions. This reaction produces zinc oxide, some of which remains in the electrolyte solution, and some precipitates as particles that remain in the electrolyte until the electrolyte is discharged from the cell during the exchange of the zinc anode elements 69, i.e., "charging" the cell.

Jeidna strana anodového elementu 69 zapadá do izolačního vedení 70 připevněného na stěně 64a dutého katodového elementu 64, zatímco protilehlá strana anodového elementu 69 zapadá do vodivých kovových příchytek 71, 71a, které jsou připevněny na protilehlém katodovém elementu 64. Kovové příchytky 71, 71a tvoří mechanické upevnění a zajišťují elektrické spojení anodových elementů 69 s katodovými elementy 64. Koncové hrany katodových elementů 64 jsou uchyceny za hrany 72 znázorněné na obr. 8.The one side of the anode element 69 fits into the insulating conduit 70 mounted on the wall 64a of the hollow cathode element 64, while the opposite side of the anode element 69 fits into the conductive metal clips 71, 71a that are mounted on the opposite cathode element 64. The metal clips 71, 71a form mechanical The end edges of the cathode elements 64 are gripped by the edges 72 shown in FIG. 8.

Katodové elementy 64 s porézními dutými katodami 68 jsou v nádobě Bl uspořádány s výhodou za sebou jako článkové jednotky BOA, 60B, 60E a tak dále. První článková jednotka 60A je tvořena katodovou polovinou článku přiléhající na levou stěnu nádoby 61. Tato článková jednotka 60A je připojena ke kladné svorce článku.The cathode elements 64 with the porous hollow cathodes 68 are preferably arranged in series in the vessel B1 as cell units BOA, 60B, 60E and so on. The first cell unit 60A is formed by the cathode half of the cell adjacent the left wall of the container 61. This cell unit 60A is connected to the positive cell terminal.

Poslední katodový element 64 na pravé straně článku je tvořen anodovou polovinou článku, má podobnou konstrukci jako ostatní katodové elementy 64, není však opatřen prostředky 62 pro depolarizační plyn a má souvislé stěny. Tento katodový element 64 je připojen ,k záporné svorce článků.The last cathode element 64 on the right side of the cell is formed by the anode half of the cell, is similar in construction to the other cathode elements 64, but is not provided with depolarizing gas means 62 and has continuous walls. This cathode element 64 is connected to the negative cell terminal.

Při sestavování článku se anodové elementy 69 pro Článkovou jednotku 60A vloží do izolačních vedení 70 a pak se sestaví katodový element 64 článkové jednotky 60B, což se provede nasunutím kovových příchytek 71, 71a na pravou stranu anodového elementu 69, čímž vznikne elektrický kontakt s těmito anodovými elementy 69 článkové jedínotky 60A.When assembling the cell, the anode elements 69 for the cell unit 60A are inserted into the insulating lines 70, and then the cathode element 64 of the cell unit 60B is assembled by sliding the metal clips 71, 71a onto the right side of the anode element 69. elements 69 of the cell unit 60A.

Stejný postup se opakuje při sestavování všech Článkových jednotek, dokud v nádobě 61 není uložen požadovaný počet článkových jednotek, načež se koncové elementy připojí k zátěži. Při výměně anodových elementů 69 v dané článkové jednotce sestaveného článku se vypustí elektrolyt, článkové jednotky se z nádoby 61 vyjmou a anodové elementy 69 vyžadující výměnu se vytáhnou.The same procedure is repeated to assemble all the cell units until the desired number of cell units are stored in the vessel 61, after which the end elements are connected to the load. When the anode elements 69 in the cell assembly of the assembled cell are replaced, the electrolyte is drained, the cell units are removed from the container 61, and the anode elements requiring replacement are withdrawn.

Částečně spotřebované anodové elementy 69 se vyjmou z izolačních vedení 70 a do jednotlivých článkových jednotek 60A, 60B, 60E atd. se vloží nové anodové elementy 69 tak, že kovové příchytky 71, 71a dosednou na pravé okraje anodových elementů 69, takže v jednotlivých článkových jednotkách vzniknou elektrické spoje. Případně se mo16 hou vyjímat a nahrazovat pouze anodové elementy 69, k čemuž se používá speciální nástroj.The partially consumed anode elements 69 are removed from the insulating lines 70 and new anode elements 69 are inserted into the individual cell units 60A, 60B, 60E etc. so that the metal clips 71, 71a abut on the right edges of the anode elements 69 so that electrical connections will occur. Optionally, only the anode elements 69 can be removed and replaced using a special tool.

Porézní katody 68 se mohou mírně zužovat, což usnadňuje sestavování a rozebírání, a mohou probíhat od horní strany ke dnu článkových jednotek 60, 60A, 60B nebo mohou mít tvar přímých kuželovitých výstupků vystupujících ze stěn 60a. Zužování mezielektrodové mezery mezi porézními katodami 68 a anodovými elementy 69 je na obrázku 8 a 9 pro větší názornost poněkud přehnáno.The porous cathodes 68 may be slightly tapered to facilitate assembly and disassembly, and may extend from the top to bottom of the cell units 60, 60A, 60B, or may be in the form of straight conical protrusions extending from the walls 60a. The narrowing of the inter-electrode gap between the porous cathodes 68 and the anode elements 69 is somewhat exaggerated in FIGS. 8 and 9.

Elektrický proud vznikající při činností článku v důsledku chemických reakcí protéká od anodových elementů 89 kovovými příchytkami 71, 71a ke katodovým elementům 64, hranami 72 na koncích katodových elementů 64 ke stěnám 64a, dále porézními katodami 68 s elektrolytem k anodovým elementům 69. Proud prochází do té doby, dokud se z dutých katodových elementů 64 přivádí do porézních katod 68 kyslík a dokud se nespotřebují anodové elementy 69. Jakmile se jeden nebo vlče anodových elementů 69 spotřebuje nebo v podstatě spotřebuje, přeruší se přívod plynu obsahujícího kyslík ke katodovým elementům 64, z článku se vypustí elektrolyt a částečně spotřebované anodové elementy 69 se nahradí novými anodovými elementy 69.The electric current generated by the chemical reactions flows from the anode elements 89 through the metal clips 71, 71a to the cathode elements 64, through the edges 72 at the ends of the cathode elements 64 to the walls 64a, then through the porous cathodes 68 with electrolyte to the anode elements 69. as long as oxygen is supplied from the hollow cathode elements 64 to the porous cathodes 68 and the anode elements 69 are consumed. As soon as one or more of the anode elements 69 are consumed or substantially consumed, the oxygen-containing gas to the cathode elements 64 is cut off. The electrolyte is drained and the partially consumed anode elements 69 are replaced with new anode elements 69.

Na obr. 10 je znázorněna obměna provedení z obr. 8 a 9, ve které jsou v nádobě 73 vytvořeny prostředky 61a, do kterých vyjímatelně zapadají anodové a katodové soustavy, které jsou obdobou soustav 64, 68 a 69 z obr. 8 a 9. Ve stěnách nádoby 73 jsou vytvořeny kanálky 74, 73, které jsou průchody 74a, 73a propojeny s elektrolytovými prostory mezi anodovými elementy 76 a porézními katodami 78.FIG. 10 shows a variation of the embodiment of FIGS. 8 and 9, in which means 61a are formed in the container 73 to receive removably anode and cathode assemblies similar to the assemblies 64, 68 and 69 of FIGS. 8 and 9. Channels 74, 73 are formed in the walls of the vessel 73, which passages 74a, 73a communicate with the electrolyte spaces between the anode elements 76 and the porous cathodes 78.

Anodové elementy 78 ze zinku nebo jiného rozpustného kovu jsou uloženy na podložce tvořené řadami s odstupy uspořádaných nosných výstupků 78a, které jsou upevněny na nosné desce 77 nebo vytvořeny s nosnou deskou 77 jako nosný celek. Na nosných výstupcích 76a jsou neplátovány nebo· jinak naneseny zinkové anodové elementy 76.The anode elements 78 of zinc or other soluble metal are supported on a support formed by rows of spaced-apart support lugs 78a that are fastened to the support plate 77 or formed with the support plate 77 as a support assembly. Zinc anode elements 76 are not clad or otherwise deposited on the support projections 76a.

Jiná možnost spočívá v tom, že se na nosné výstupky 76a připevní předem připravené zinkové fólie, nebo tyto nosné výstupky 76a mohou mít tvar háčků, na které se předem připravené zinkové desky zavěsí. Nosné výstupky 76a a nosná deska 77 mohou být vyrobeny z titanu, niklu, nebo jiného kovu odolného proti korozi. Nosné výstupky 76a s anodovými elementy 76 zasahují mezi duté poirézní katody 78.Alternatively, preformed zinc foils are attached to the support tabs 76a, or the support tabs 76a may be hooked onto which the preformed zinc plates are suspended. The support lugs 76a and the support plate 77 may be made of titanium, nickel, or other corrosion resistant metal. The support projections 76a with the anode elements 76 extend between the hollow poirous cathodes 78.

Nosná deska 77 je vyjímatelně připevněna pomocí příchytek 79, vodivého pojivá nebo jinaik k nepropustné stěně 80 katodového elementu 81, kterým protéká kyslík nebo plyn obsahující kyslík průchody 82 do dutých porézních katod 78, které jsou kon236770 strnovány podobně jako porézní katody 60 z obr. 8 a 9.The carrier plate 77 is removably attached by means of clips 79, conductive binder or other to the impermeable wall 80 of the cathode element 81 through which the oxygen or oxygen-containing gas passes 82 through the hollow porous cathodes 78 which are strung similarly to the porous cathode 60 of FIG. and 9.

DepolarizaCní plyn se do průchodu 82 přivádí pomocí prostředků 83, 84 pro depolarizační plyn, které jsou pomocí násuvných spojek 85 spojeny s přívodní trubicí 86 a odváděči trubicí 87 pro plyn.The depolarizing gas is supplied to the passage 82 by means of a depolarizing gas means 83, 84, which are connected to the inlet tube 86 and the gas discharge tube 87 via plug connectors 85.

V průběhu činnosti článku je do vnitřního prostoru pomocí svislých prostředků 83 a kompresoru 89 vháněn kyslík nebo kyslíkem obohacený plyn, vyčerpaný plyn je odváděn odváděči trubicí 87, prostředky 84 a potrubím 90. Tlak uvnitř katodových elementů 81 se nastavuje pomocí ventilu 91. Odnímatelné víko 92 na nádobě 73 článku zabraňuje rozstřikování a rozlévání elektrolytu z článku. Elektrolyt je v nádobě 73 udržován přibližně na hladině 93. Prostor pod elektrodami umožňuje volné propojení elektrolytových prostorů a prostředek umožňuje vypouštění elektrolytu z nádoby 73, spolu s nahromaděnými oxidy spotřebovaných anodových elementů 76.During the operation of the cell, oxygen or oxygen-enriched gas is blown into the interior by means of vertical means 83 and compressor 89, the spent gas being discharged through the discharge tube 87, means 84 and line 90. The pressure inside the cathode elements 81 is adjusted by valve 91. on the cell container 73 prevents the electrolyte from splashing and spilling from the cell. The electrolyte is maintained at approximately level 93 in the vessel 73. The space below the electrodes allows free electrolyte compartment interconnection, and the means allows the electrolyte to be discharged from the vessel 73, along with the accumulated oxides of consumed anode elements 76.

Článek podle vynálezu má ve srovnání s dosud známými články řadu výhod. Články mohou být sestaveny a článek může být v nečinnosti až do doby, kdy je vyžadována dodávka proudu. V tomto okamžiku mohou být články rychle aktivovány, což se pro18 vede přivedením elektrolytu do prostorů mezi anodami a katodami a vpuštěním plynu obsahujícího kyslík do dutých porézních katod, čímž se zahájí popsané chemické reakce. Vyřazení článku z činnosti po dobu, kdy se dodávka elektrické energie nevyžaduje, se provede tak, že se přeruší přívod plynu do článku a vypustí se elektrolyt.The cell of the invention has a number of advantages over the prior art cells. The cells can be assembled and the cell can remain idle until power is required. At this point, the cells can be rapidly activated, which is accomplished by introducing an electrolyte into the spaces between the anodes and cathodes and injecting the oxygen-containing gas into the hollow porous cathodes, thereby initiating the chemical reactions described. Inactivation of the cell while the power supply is not required is accomplished by interrupting the gas supply to the cell and draining the electrolyte.

Společný význak popsaných provedení spočívá v tom, že rozpustné kovové anody jsou uloženy na nerozpustných kovových podložkách a mohou být z nádoby článku vyjímány bud samostatně — provedení podle obr. 1 až 4 .a obr. 8, 9, nebo společně se svými rámy — provedení podle obr. 5 ,až 7 a obr. 10, 11.A common feature of the described embodiments is that soluble metal anodes are supported on insoluble metal substrates and can be removed from the cell vessel either separately - the embodiment of Figures 1 to 4 and Figures 8, 9, or together with their frames - the embodiment 5 to 7 and 10, 11.

Spotřebované anody mohou být tedy rychle vyjmuty a nahrazeny rychle novými nebo obnovenými rozpustnými anodami, aniž by tyto anody v průběhu vyjímání a opětného vkládání přišly do styku s katodami, takže nedochází k poškozování katodových elementů.Thus, consumed anodes can be quickly removed and replaced quickly by new or recovered soluble anodes without the anodes coming into contact with the cathodes during removal and reinsertion, so that the cathode elements are not damaged.

V předchozím popisu byla popsána určitá konkrétní provedení vynálezu. Je však zřejmé, že do rámce vynálezu spadají i jiná provedení vynálezu a že se vynález neomezuje pouze na popsaná konkrétní provedení.Certain specific embodiments of the invention have been described above. However, it is to be understood that other embodiments of the invention are within the scope of the invention and that the invention is not limited to the specific embodiments described.

Claims

SUBJECT

An electrochemical cell with gas depolarizable cathodes and soluble metal anodes spaced parallel in a container of inert material, characterized in that it comprises a series of hollow cathode elements (1, 31, 64, 81) of cuboid shape and anode elements (5, 35) 69, 76) of soluble metal, wherein each of the cathode elements (1, 31, 64, 81) is provided on at least one wall with at least one porous gas-permeable cathode (4, 32, 34, 68, 78); the anode elements (5, 35, 69, 76) comprising at least one soluble metal anode mounted on the insoluble metal support frame (36) and means (11, 41, 61a) for replaceably attaching the anode element soluble metal anodes ( 5, 35, 69, 76} in the vessel (10, 40, 61, 73} for removing and inserting the soluble metal anodes into the vessel (10, 40, 61, 73), and means (7, 46, 62, 83) for the passage of the depolarizing gas inside the cathodes elements (1, 31, 64, 81) for porous cathodes and means (8, 47, 65, 84) for draining depleted depolarizing gas, the vessel (10) being provided with means (26, 42, 95) for Collecting the deposited material under the anode elements (5, 35, 69, 76) and the cathode elements (1, 31, 64, 81).

Electrochemical cell according to claim 1, characterized in that the porous cathodes (4) which are permeable to gas form a substantial part

YETHROUGH one wall of the hollow cathode elements (1), the impermeable walls (2) of which are provided with means (6) for releasably attaching the soluble metal anode element (5) to these impermeable walls (2).

Electrochemical cell according to claim 2, characterized in that the means (6) for releasably fastening the anode elements (5j) of soluble metal to the impermeable walls (2) of the cathode elements (1) are formed by electrically conductive elastic clips arranged at the edges of the impermeable walls. (2) cathode elements (1).

4. The electrochemical cell of claim 1, wherein the gas permeable porous cathode (32, 34) is disposed in both the front and rear walls of the hollow cathode element (31) and each of the anode elements (35) comprises anodes. of soluble metal mounted on opposite sides of the insoluble metal support frame (36), which is removably mounted in the container (10, 40, 61, 73).

An electrochemical cell according to Claims 1, 2, 3 or 4, characterized in that the vessel (10, 40, 61, 73) is provided with means (11, 41, 61a) for receiving the hollow cathode elements (1, 31). 64, 81).

6. An electrochemical cell according to claim 4 or 5, characterized in that the vessel (10, 40, 61, 73) is provided with means (11, 41).

61a) a plurality of insoluble metal anode support frames (36).

7. An electrochemical cell according to item 4, characterized by: characterized in that the cathode elements (31) are electrically connected to each other and to the positive terminal (25) and the anode support frames (36) are electrically connected to each other and to the negative terminal (24).

8. The electrochemical cell of claim 1, wherein the soluble metal anode elements (69, 76) protrude from the opposite wall at approximately a right angle.

9. The electrochemical cell of claim 1, wherein a plurality of insulating material lines (70) are formed on the first wall of each hollow cathode element (64, 81) with a plurality of insulating material guides (70, 78) into which one edge is inserted. anode elements (69, 76) of soluble metal, and on the opposite walls of the hollow cathode elements (64, 81) metal clips (71, 71a) are provided, forming an electrical connection with the edges of the anode elements (69) against the insulating material guide (70). 76% of soluble metal.

An electrochemical cell according to claim 1, characterized in that the hollow cathode elements (1, 31, 64, 81) are selected from the group consisting of valve metals and nickel, the porous cathode (4, 32, 34, 68, 78). it comprises a wall of porous, sintered metal and the anode element (5, 35, 69, 76) is of metal with a more positive overvoltage than oxygen.

11. The electrochemical cell of claim 10, wherein the porous sintered metal walls of the porous cathode (4, 32, 34, 68, 78) are impregnated with a catalyst.

An electrochemical cell according to claim 10 or 11, characterized in that the inwardly facing side of each wall of the porous cathode (4, 32, 34, 68, 76) is impregnated with a hydrophobic resin.

13. The electrochemical cell of claim 12, wherein the hydrophobic resin is selected from the group consisting of polypropylene, polychlorofluoroethylene, and vinyl resins.

An electrochemical cell according to claim 1, characterized in that the anode element (5, 35, 69, 76) is of a material selected from the group consisting of compact or porous zinc, iron, cadmium and alloys thereof.