NO157796B - Ventilspindel-tetningsenhet, sÿrlig for sluseventiler. - Google Patents

Description

Diffusjonselektrode.

Foreliggende oppfinnelse angår en diffusjonselektrode for oksyderende eller reduserende gass, en fremgangsmåte for å

sette den sammen og dens tilpasning ved oppbyggingen av en elektrokjemisk generator.

Prinsippet er kjent for gassdiffusjons-elektroder som, sammen med en annen lignende eller forskjellig elektrode i en passende elektrolytt kan danne et element for økonomisk frembringelse av elektrisk ener-

gi fra en brennbar gass, f. eks. hydrogen,

og en forbrenningsgass, f. eks. oksygen.

Disse elektroder har en porøsitet som

gjør det mulig for dem, ved hjelp av gas-

sen, ved et bestemt trykk, å utjevne kapil-lærkreftene i elektrolytten og danner så-

ledes en flerfaset anordning inne i selve elektroden.

Fremstillingen av en elektrode for et brennstoffbatteri byr på mange og innvik-

lede tekniske vanskeligheter. Eksempelvis kan nevnes vanskeligheten med å føre gass til hver elektrode, idet gassen kommer frem til elektroden under et visst trykk, og vanskeligheten ved å ta ut eller føre inn den elektriske strøm, alt etter om batteriet vir-

ker som en elektrokjemisk generator eller en elektrolysecelle.

Det må dessuten sørges for tetnings-midler, f. eks. pakninger, lister e. 1. som skal hindre enhver lekkasje av gass til at-mosfæren, noe som øker vekten av batte-

riet.

Endelig må elektroden ha tilstrekkelig mekanisk styrke, og det er derfor nødven-

dig å gi den en viss tykkelse, hvilket igjen øker vekten av brennstoffbatteriet.

Foreliggende oppfinnelse går ut på en elektrode for brennstoffbatteri hvor de forskjellige vanskeligheter som er nevnt er løst på en enkel og effektiv måte.

Oppfinnelsen går ut på en diffusjonselektrode for oksyderende eller reduseren-

de gass for elektrokjemisk generator, med minst ett rom med porøse og ledende veg-

ger forsynt med innretninger for tilførsel av gass og føring av elektrisk strøm, og det særegne består i at det inne i rommet er anordnet en eller flere støtter som har en tykkelse tilsvarende vidden av rommet og som ligger mot de to motstående flater.

Videre går oppfinnelsen ut på en fremgangsmåte for fremstilling av en elektrode for brennstoffbatteri i henhold til oppfinnelsen.

Hensiktsmessig blir innretningene for tilførsel av gass til elektroden utnyttet for føring av den elektriske strøm.

I en utførelsesform består elektroden

iv to parallelle plater som er forbundet langs omkretsen ved hjelp av en ledende forbindelse slik at det dannes et innven-

iig rom, mens føringen av gass foregår jjennom et metallrør som fortrinnsvis er sveiset til elektroden og munner inn i det Innvendige rom og som også danner en le-

ier for den elektriske strøm, og at en eller "lere støtter med en høyde som tilsvarer ådden av rommet er anordnet inne i rom-

net med anlegg mot de parallelle plater

som begrenser dette, og disse parallelle plater kan være sirkelformede.

Andre trekk ved oppfinnelsen vil frem-gå av den følgende beskrivelse, under hen-visning til vedføyede tegninger. Fig. 1 viser et perspektivriss av en sir-kelformet elektrode fremstilt i henhold til oppfinnelsen. Fig. 2 viser et snitt gjennom den elektrode som er vist i fig. 1. Fig. 3 viser et perspektivriss av en sir-kelformet elektrode i en annen utførelses-form i henhold til oppfinnelsen. Fig. 4 viser et snitt gjennom den elektrode som er vist i fig. 3. Fig. 5 viser skjematisk en anordning av elektroder av den type som er vist i fig. 3, koblet i parallell.

Den elektrode som er vist i fig. 1 består av to sirkelformede skiver 1 som er forbundet langs kanten ved hjelp av en ledende pakning 6 slik at det dannes et innvendig rom. Gassen blir ført ved det ønskede trykk til det innvendige rom ved hjelp av et ledende rør 3, fortrinnsvis av metall, som er sveiset inn ved 2 i elektrodelegemet. Dette rør blir også brukt for føring av den elektriske strøm som frembringes i elektroden når den arbeider i et brennstoffbatteri, eller som føres til elektroden når den brukes i en elektrolysecelle.

Den pakning som forbinder de to sirkelformede skiver ved deres omkrets må være elektronledende, dertil må den sikre tetthet overfor gasstrykket og overfor elektrolyttrykket som de sirkelformede skiver er utsatt for, for derved å unngå enhver buling eller sammenklemning av elektrodene.

Denne pakning er hensiktsmessig fremstilt av det material som utgjør de sirkelformede skiver, slik at elektroden fremtrer i en homogen form.

Det rør 3 som sørger for føringen av gass og strøm går gjennom pakningen 6, og munner inn i det innvendige rom og det er sveiset ved 2 til pakningen for å sikre fullstendig tetning.

Røret 3 er dannet av et metallmaterial som ikke er porøst og ikke angripes av den elektrolytt som brukes i batteriet. Det kan eksempelvis være utført av nikkel eller nik-kellegering, sølv eller sølvlegering.

I henhold til oppfinnelsen, er det i det innvendige rom anordnet en eller flere skiver eller støtter med en tykkelse som svarer til vidden av rommet og med anlegg mot de sirkelformede skiver.

Disse støtter har til oppgave betraktelig å øke den mekaniske styrke av elektroden, samtidig som de bare betinger en meget liten innskrenkning av den aktive over-flate av elektrodene.

Fig. 2 viser som eksempel, et snitt gjennom en elektrode som inneholder en midtre støtte 5 anbragt midt i det innvendige rom 4 som begrenses av de to sirkelformede

skiver 1 og pakningen 6. Røret for føring av gass og strøm er igjen betegnet 3 og det er sveiset inn i pakningen 6 ved 2.

Den støtte som er lagt inn i det innvendige rom består fortrinnsvis av samme material som de utvendige sirkelformede skiver.

I henhold til oppfinnelsen, er det på en av utsidene av elektroden anbragt et element som virker som separator når flere elektroder legges sammen, f. eks. ved en parallellkobling.

For å unngå en kortslutning, er dette element utført av isolerende material, f. eks. keramikk eller aluminiumoksyd.

Elementet består fortrinnsvis av en skive eller støtte og er anordnet midt på utsiden av elektroden.

Denne støtte kan være festet på vilkårlig passende måte, f. eks. ved liming eller ved påstøping under fremstillingen av elektroden.

Fig. 3 og 4 viser henhv. et perspektivriss av og et snitt gjennom en elektrode i henhold til oppfinnelsen, i likhet med den som er vist i fig. 1 og 2, med et utvendig separatorelement 7.

Som eksempel, kan det for separator-elementet 7 angis en tykkelse på mellom 0,5 og 2 mm.

Det utvendige separatorelement 7 gjør det mulig å holde elektrodene på en viss innbyrdes avstand når de legges på hverandre, f. eks. i en parallellkobling og derved unngås enhver kortslutning mellom dem.

Under nedkobling og nykobling av en anordning som omfatter flere elektroder som ligger på hverandre, vil dessuten ele-mentene sikre en konstant avstand mellom de forskjellige elektroder.

Fig. 5 viser skjematisk en anordning av elektroder 21, 22, 23 til 28 i henhold til oppfinnelsen koblet i parallell. 8 er et kar som inneholder disse elektroder og elektrolytten 10. Hver elektrode er adskilt fra sin nabo ved hjelp av sin separator 7. 9 og 9' betegner passende innretninger som holder elektrodeanordningen i karet 8.

Metallrørene 3 for de elektrodene med ulike nummer (21, 23, 25, 27) er forbundet med et hovedrør 11 for føring av brenn - gass, f. eks. oksygen til elektrodene, og ut-gjør også en elektrisk ledning. Metallrørene til elektrodene med like nummer (22, 24, 26, 28) er forbundet med et hovedrør 12 for føring av brennbar gass, f. eks. hydrogen og utgjør også en elektrisk ledning.

De utførelsesformer som er beskrevet ovenfor og vist i fig. 1—5 gjelder sirkelformede elektroder, men det kan være fordel-aktig å gi dem en annen form.

I en utførelsesform har elektroden, som er stort sett plan, en slik omkrets.form at det når den legges på en lignende elektrode som er vinkelforskjøvet eller snudd, vil det på hver av de to elektroder bli områder som er fri overfor den annen elektrode, f. eks. for forbindelser, tilslutninger e.l.

Eksempelvis kan elektroden ha mange-kantet omkrets hvor to vinkler er avskåret, f. eks. etter en krum linje, og spesielt kan elektroden, sett i grunnriss, ha formen av en halvsirkel som slutter seg til et rektan-gel eller et halvkvadrat. Hensiktsmessig er vinklene i rektanglet eller halvkvadratet avrundet.

For en elektrode i denne siste utførel-sesform, foregår gasstilførselen hensiktsmessig ved hjelp av et metallrør som munner inn i rommet med porøs vegg, og som står vinkelrett på elektrodeoverflaten og er anordnet i en av vinklene i rektanglet eller halvkvadratet, slik at når to elektroder legges på hverandre med det avrundede parti av den ene over det rektangulære eller halvkvadratiske parti av den annen og omvendt, vil metall-ledningene for gass-tilførselen til hver elektrode, som også virker som strømsamler, ikke treffe den annen elektrode.

Det er klart at det i stedet for det halv-sirkelformede parti kan tenkes et parti med form av en halv ellipse e.l.

Elektroder i henhold til oppfinnelsen kan med fordel brukes ved fremstillingen av elektrokjemiske generatorer, f. eks. for-brenningsbatterier, på grunn av deres enkle oppbygging og meget lave vekt.

Et annet formål med oppfinnelsen er en fremgangsmåte for fremstilling av de elektroder som er beskrevet ovenfor.

I en utførelsesform blir det material som skal danne en av veggene i elektroden, særlig i pulverform, anbragt i en trykkmatrise, hvoretter det dekkes med et stoff som spaltes ved en ikke for høy temperatur, f. eks. ammoniumbikarbonat, bortsett fra de områder som svarer til støttene og en omkretsring som svarer til forbindelsen mellom de to plater, som dekkes med det material som skal danne veggen i en tykkelse som passer, og deretter anbringes det material som skal danne den annen vegg i elektroden og eventuelt det ytre separatorelement som særlig kan være i form av en støtte som allerede er tildannet.

Under den termiske behandling vil det stoff som er lagt inn mellom de to vegger, f. eks. ammoniumbikarbonat, spaltes og spaltingsgassene unnviker gjennom porene i det material som skal danne elektroden hvorved det dannes et innvendig rom.

Deretter anbringes det metallrør på plass som skal tjene til å føre gassen og den elektriske strøm.

I en utførelsesform stikkes et hull i omkretsen av elektroden slik at det kan føres inn et metallrør i det innvendige rom og dette rør sveises til omkretsen av elektroden på vilkårlig passende måte, f. eks. ved elektrisk punktsveising, sveising ved elektronbombardement, eller gass-sveising.

Det er klart at oppfinnelsen også lar seg tilpasse elektroder av enhver form og enhver størrelse. Når det gjelder elektroder med store overflater, kan det spesielt sørges for på en utvendig flate av elektroden å anbringe flere elementer som tje-ner som separator.

Claims (9)

1. Diffusjonselektrode for oksyderende eller reduserende gass for elektrokjemisk generator, med minst ett rom med porøse og ledende vegger forsynt med innretninger for tilførsel av gass og føring av elektrisk strøm, karakterisert ved at det inne i rommet (4) er anordnet en eller flere støtter (5) som har en tykkelse tilsvarende vidden av rommet og som ligger mot de motstående flater (11).

2. Elektrode som angitt i påstand 1, karakterisert ved at materialet i støttene (5) er av samme art som i elektroden.

3. Elektrode som angitt i påstand 2, karakterisert ved at støtten (5) er utført i ett stykke med veggene i rommet.

4. Elektrode som angitt i påstand 1— 3, karakterisert ved at det på en av de ytre flater på elektroden er anbragt et element (7) som virker som separator når flere elektroder er anbragt ved siden av hverandre og som er utført av et isolerende material, f. eks. keramikk eller aluminiumoksyd.

5. Elektrode som angitt i påstand 4, karakterisert ved at separatorele-mentet (7) består av en skive eller støtte og spesielt er anordnet midt på den elektro-deflate som bærer den.

6. Elektrode som angitt i påstand 1, karakterisert ved at rommet (4) er dannet ved hjelp av to parallelle plater (1) som er forbundet langs omkretsen ved hjelp av en ledende forbindelse, mens fø-ringen av gass foregår gjennom et metall-rør (3) som fortrinnsvis er sveiset til elektroden og munner inn i rommet (4) og som også danner en leder for den elektriske strøm.

7. Elektrode som angitt i påstand 6, karakterisert ved at forbindelsen mellom de to parallelle plater (1) består av samme material som disse.

8. Elektrode som angitt i påstand 6, karakterisert ved at platene (1) er sirkelrunde og at røret (3) for tilførsel av gass munner inn i forbindelsen mellom de to plater ved deres omkrets.

9. Fremgangsmåte for fremstilling av en elektrode som angitt i påstand 1—-8, karakterisert ved at det materialet som skal utgjøre en av elektrodeplatene, spesielt i form av pulver, anbringes i en trykkmatrise, hvoretter det dekkes med et stoff som spaltes ved svakt forhøyet temperatur, f. eks. ammoniumbikarbonat, bortsett fra de områder som svarer til støttene og en omkretskrans som svarer til forbindelsen mellom de to plater, som dekkes med det material som skal danne støtten i den ønskede tykkelse, hvoretter det material som skal danne den annen elektrodeplate og eventuelt det ytre separatorelement anbringes, idet dette siste spesielt er i form av støtter som allerede er tildannet, hvoretter det foretas sammentrykking og sint-ring, og det stikkes et hull ved omkretsen av elektroden for innføring av et metall-rør til det innvendige rom, og at dette rør sveises til elektrodeomkretsen, f. eks. ved elektrisk punktsveising, sveising ved elek-trobombardement eller gass-sveising.