HU176835B - Kapcsolási elrendezés anódként kapcsolt elektróda élettartamának növelésére - Google Patents

Description

A találmány tárgya kapcsolási elrendezés,mely elektrolit közegben levő, elsődlegesen áramvezetés céljára alkalmazott, anódként kapcsolt elektródok élettartamának növelését az elektróda váltakozva anódos és katódos polarizációjával hajtja végre.

Ismeretes, hogy az elektrolit közegben levő, áramkibocsátó elektród — az anód — a rajta átfolyó áram hatása alatt a Faraday-törvénynek megfelelő értékű súlyveszteséget szenved. Az alkalmazandó anód tömegét így alapvetően az anyagösszetételtől függő súlyveszteségi tényező, a kívánt üzemi élettartam és az áramterhelés határozza meg.

Különösen az elektrokémiai korrózióvédelmi rendszerekben történő alkalmazásnál az alacsony sűlyveszteségi tényezővel rendelkező, de drága anyagok (grafit, szilíciumacél, platinázott titán stb.) nem terjedtek el, mivel az energiaveszteségek korlátozása érdekében szükséges alacsony szétterjedési ellenállást biztosító geometriai méretek nem teszik lehetővé az anód tömegének jelentős csökkentését, így alkalmazásuk gazdaságtalan.

Elektródák — különösen fólia alakú elektródák — előállítására már több eljárás és berendezés ismeretes. Ezeknél az eljárásoknál és berendezéseknél azonban általában a fólia felületére felhordani kívánt fémréteg kialakítását tartják szem előtt, az elektróda élettartama legfeljebb szekunder követelményként jelentkezik. így a 3 420 760 lajstromszámú amerikai szabadalom is olyan eljárás megvalósítására nyújt tanítást, amelyből az elektróda felületének elektrolitikus úton történő kialakítását lehet megismerni. Különösen a káros oxidréte2 gek eltávolítás! módja jellemző az eljárásra, az elektróda élettartamának növelésére tett intézkedések azonban sem ezen, sem a hasonló témakörű 1 564 501 és 1 564 486 számú német szabadalmi leírásokból nem olvashatók ki. Az elektródák elektrolitos kezelésére a 2 146 488 és a 3 082 164 lajstromszámú USA szabadalmi leírások is utalnak, anélkül azonban, hogy a szabadalmazott új technológiával kialakított elektródák megnövelt élettartamára ezekből a leírásokból következtetni lehetne.

A találmány révén azt a célt kívánjuk elérni, hogy olyan anód elektród-rendszert valósítsunk meg, amely a nagy súlyveszteségi tényezővel rendelkező anód élettartamát kis súlyveszteségi tényezőjű anyagból készült segédelektród, valamint mechanikus vagy elektronikus kapcsolóelem célszerű kombinációjával annak többszörösére növeli.

Ezt a célt egy olyan kapcsolási elrendezés révén sikerült elérni, mely egy egyenáram-forrást (egyenirányítót), anód elektródot, katód elektródot, előnyösen kis súlyveszteségi tényezőjű anyagból készült segédelektródot, mechanikus vagy elektronikus kapcsolóelemet, továbbá vezérlőberendezést tartalmaz. Ezek a szerkezeti elemek egymással oly módon vannak összekapcsolva, hogy az anód elektród váltakozva anódosan illetve katódosan polarizálódik. Az anódos és katódos polarizáció mértéke kézi vagy automatikus vezérlőberendezés közbeiktatásával változtatható.

A találmány megértése végett a leíráshoz egy kiviteli példát vázlatosan szemléltető kapcsolási rajzot mellékeltünk. Amint az ábrából » látható, az 1 egyenáram176835

176835.

forrás (egyenirányító) egy mechanikus vagy elektronikus kapcsolóberendezésen keresztül csatlakozik a Jkatódelektródára, a 4 anódelektródára és az 5 segédglektró* dára. A 2 kapcsolóberendezés egyszersmind egy ö vezérlőberendezéssel is össze van kötve, A 4 anódelektróda a 6 vezérlőberendezés által meghatározott ideig polarizálódik anódosan, illetve katódosan. Az anódos és katódos polarizálás időtartamát úgy kell szabályozni, hogy a 4 anódelektróda a környezethez képest mindig negatív potenciálú legyen.

Az természetes, hogy az anódos és katódos polarizáció mértékét a 3 katódelektróda a 4 anódelektróda és az 5 segédelektróda kölcsönös helyzete, valamint ezek felületének aránya is befolyásolja. Az ismertetett berendezés, lényegében két anód-katód elektródapárra bontható, melyekben a 3 katódelektróda állandóan Látódként, az 5 segédelektróda állandóan anódként, míg a 4 anódelektróda felváltva anódként, illetve kátédként működik.

A 2 kapcsolóberendezés egyik állapotában az 1 egyenáramforrás pozitív pólusa a 4 anódelektródára, negatív pólusa pedig a 3 katódelektródára kapcsolódik, az 5 segédelektróda pedig elektromosam el van választva a rendszertől, mely így a hagyományos katódos védelmi rendszernek megfelelően működik. A 4 anódelektródán kibocsátott áram a 3 katódelektródát katódosan polarizálja.

A 2 kapcsolóberendezés másik állapotában a 3 katódelektróda leválasztódik a rendszerről és katódos polarizációja a depolarízdciós tényezőktől függő sebességgel (közel exponenciális jelleggel) csökken, a katódfelütetén létrejövő kettősréteg által képezett kapacitás lassan elveszti a védőáram által beletáplált töltését. Amíg a katódos polarizáció biztosít egy, az adott katódelektród anyagára jellemző elektród — elektrolit potenciálküszöbnél nagyobb potenciált, a 3 katódelektróda katódosan védettnek tekinthető. Ezen idő alatt az 1 egyenáramforrás pozitív pólusát az 5 segédelektróddal, negatív pólusát pedig a 4 anódelektróddal köti össze a 2 kapcsolóberendezés. A 4 anódelektródán most az előzőkkel ellentétes irányú áram folyik át, és annak felületét most katódos irányban polarizálja, azaz most a 4 anódelektród kap katódos védelmet. Amennyiben a 4 anódelektródán megfelelően nagy frekvenciával történik a katódos és anódos áramirány váltakozása, az elméleti kutatások és gyakorlati tapasztalatok szerint a súlyveszteség elhanyagolhatóan kicsinnyé válik. Mivel a szükséges kapcsolási frekvencia 10 Hz nagyságrendű, a 3 katódelektróda polarizációja már viszonylag kis, néhány m² felület esetében is állandónak tekinthető.

Kísérletek igazolják, hogy a találmány szerinti megoldásnak megfelelő kapcsolási elrendezésben a 4 anódelektróda súlyvesztesége teljes egészében a célszerűen kis súly veszteségi tényezőjű anyagból készült 5 segédetekWÚdá® vihető át, amely megfelelő konstrukció melléit üfeyegssen kisebb tömegűnek választható, mint a 4 anódelektróda, ennélfogva az anódrendszer élettartamát kizárólag az 5 segédelektróda határozza meg.

Természetesen a- kívánt hatás eléréséhez biztosítani kell azt, hogy a 4 anódelektróda katódos és anódos irányú polarizációja közel azonos legyen, valamint azt, hogy a két áramirány esetében a felületi áramsűrűségek a 4 anódelektródán azonos eloszlást adjanak. A kapcsolási elrendezés oly módon is megvahtettható·, hogy a 2 kapcsolóberendezés az 5 segédelektródát a 4 anódelektródával párhuzamosan kapcsolja a 4 anódelektróda áramkibocsátási periódusa alatt, így az 5 segédelektródán időben folytonos egyenáram folyik át.

A 4 anódelektróda fogyása teljes mértékben meggátolható, ha a 4 anódelektródából elfolyó és az abba befolyó áram nagysága egyenlő és a két esetben kialakuló elektromos erőtér iránya egyező, csupán értelme ellentétes.

A 4 anódelektróda fogyása tehát a katódelektróda, az anódelektróda és a segédelektróda találmány szerinti kialakításával és egymáshoz való elrendezésével biztosítható.

A találmány további előnye abban foglalható össze, hogy a felhasznált elektromos energiaigény csökkenthető, ugyanakkor a rendszer élettartama az-ismertekhez képest azoknak többszörösére növelhető.

Claims (3)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Kapcsolási elrendezés anódként kapcsolt elektróda élettartamának növelésére, mely kapcsolási elrendezésben egyenáramforrás (1), mechanikus vagy elektronikus kapcsolóberendezés (2), katódelektróda (3), anódelektróda (4), segédelektróda (5) van, azzal jellemezve, faoj$ a kapcsolóberendezés (2) egyik bemenetére vezérlőberendezés (6) csatlakozik, másik bemenetére egyenáraéa* forrás (1) van kötve, míg a kapcsolóberendezés kimé* netei egy-egy anódelektródára (4), katódelektródára (3), ill. segédelektródára (5) csatlakoznak.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés IéWf teli alakja, azzal jellemezve, hogy a vezérlőberendezés (6) automatikus vagy kézi működtetésű, és az anódelektróda (4) anódos, illetve katódos polarizálódásának mérti* két változtatható módon van kialakítva.
3. 3. Az előző igénypontok bármelyike szerinti kapcsolási elrendezés kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy tó, egyenáramforrás (egyenirányító) (1), a mechanikus vágj elektronikus kapcsolóberendezés (2) és a vezérlőberendezés (6) egy szerkezeti egységet alkotnak.