Wynalazek niniejszy dotyczy sposobu przeprowadzania reakcji chemicznych, który odznacza sie tym, ze skladniki reak¬ cji stale, ciekle lub gazowe wzglednie pod postacia par, ewentualnie po silnym roz¬ drobnieniu i zmieszaniu, poddaje sie pod zmniejszonym cisnieniem dzialaniu mate¬ rialu rozpylonego katodowo pod wplywem elektrycznego napiecia, zwlaszcza metalu lub stopów metali. Jako skladniki reakcji moga byc przy tym stosowane substancje nieorganiczne lub organiczne lub tez ich mieszaniny. Do mieszaniny reakcyjnej moga byc doprowadzane substancje pomoc¬ nicze, jak gazy lub pary, które nie biora udzialu w reakcji chemicznej. Skladniki reakcji doprowadza sie (najlepiej) do ko¬ mory rozpylania katodowego, a po ich przejsciu przez pole rozpylania katodowe¬ go odprowadza sie produkty reakcji. Do¬ prowadzanie nieorganicznych lub organi¬ cznych skladników reakcji mozna usku¬ teczniac (najlepiej) przez wydrazona ka¬ tode, podczas gdy produkty reakcji odpro¬ wadza sie np. przez wydrazona anode. W wielu przypadkach jest rzecza korzystna, by skladniki reakcji byly podgrzewane przed ich wejsciem do pola rozpylania ka¬ todowego. Wrazliwe na cieplo skladniki reakcji moga byc ochladzane, zanim wej¬ da w pole rozpylania, katodowego.Jako katody rozpylane mozna przy tym stosowac z korzyscia dla procesu chemicz¬ nego katody z metalu lub stopu metalowe¬ go, dzialajace katalitycznie. Moga wiec byc zastosowane przy tym zarówno latwo topliwe, jak i trudno topliwe stopy róz¬ nych metali, jak równiez i metale lekkieoraz ciezjkie. Rodzaj rozpylanego materialu dobiera sie przy tym odpowiednio do pro¬ cesu chemicznego. Katodowo rozpylane ka^ talizatory metalowe szczególnie dobrze dzialaja w porównaniu ze znamymi staly¬ mi katalizatorami metalowymi dzieki: ich nadzwyczajnemu rozdrobnieniu i jednocze¬ snemu wspóldzialaniu pola elektrycznego, tak ze przebieg wielu procesów zostaje bardzo znacznie przyspieszony. Poza tym i zuzycie katalizatora staje sie bardzo o- szczedne.Materialy katodowe, majace ulec roz¬ pyleniu, jak metale lub ich stopy, moga byc ogrzewane dodatkowo. Poteguje sie przez to rozpylenie ich na jednostke cza¬ su. Dodatkowe ogrzewanie katody moze byc uskuteczniane cieplem pradu, na przy¬ klad przy uzyciu katod drutowych lub tas¬ mowych; przez ogrzewanie oporowe, na przyklad w tyglu. Dodatkowe ogrzewanie katody moze byc dolkonywane tez przez ogrzewanie pradem wielkiej czestotliwos¬ ci. Dzieki zastosowaniu (odpowiedniego u- rzadzenia do ogrzewalnia pradem wielkiej czestotliwosci zapewnione zostaje równo¬ mierne rozdzielanie rozpylonego materialu w calej strefie wyladowania Dodatkowe ogrzewanie kajtody, majacej ulec rozpyla¬ niu, mozna wreszcie uskuteczniac przez o- grzewanie lukiem swietlnym. Ten sposób ogrzewania nadaje sie szczególnie do tru¬ dno tojpliwych materialów, zwlaszcza do metali takich jak wolfram, ren, tantal, molibden, osm, ruten, iryd, bor, hafn, tfod, cyrkon, tytan i podobne metale. Dodatko¬ we ogrzewanie katody mozna doprowadzac blisko do punktu topnienia, metalu lub sto¬ pu.Te rózne sposoby ogrzewania pozwala¬ ja na regulowanie temperatury odpowie¬ dnio do pozadanego przebiegu reakcji che¬ micznej. Ogrzewanie i rozpylanie katody moze byc przy tym z korzyscia wykonywa¬ ne na przemian wzglednie okresowo za po¬ moca pradu stalego lub zmiennego. Przy ogrzewaniu pradem zmiennym do rozpy¬ lania katody mozna stosowac na przyklad prad tetniacy o napieciu stalym, którego wartosci maksymalne wystepuja w chwi¬ lach zmian kierunku pradu ogrzewajace¬ go.Produkty reakcji korzystnie jest za¬ geszczac w chlodnicy, polaczonej z komora rozpylania katodowego. Produkty reakcji, które nie ulegaja zageszczeniu, moga byc zbierane w zbiorniku na gazy i ewentual¬ nie doprowadzane ponownie do procesu reakcji. Oczywiscie do oddzielania produk¬ tów reakcji moga byc stosowane tez i inne zabiegi fizyczne lub chemiczne Metale, rozpylone katodowo, moga byc z korzyscia skupiane i zbierane za pomoca cewki, zasilanej pradem elektrycznym, która wzbudza pole magnetyczne i otacza strefe reakcyjna. W ten sposób zwieksza sie stezenie metalu w przestrzeni reakcyj¬ nej. Jako metale wzglednie stopy metali, które maja ulec rozpylaniu, mozna oprócz metali lekkich stosowac z korzyscia i me¬ tale ciezkie lub stopy metali ciezkich, zwla¬ szcza o wysokich punktach topnienia, (któ¬ re w inny sposób nie daja sie otrzymywac w tak wielkim rozdrobnieniu. Szczególna korzysc tego sposobu polega na 'tym, ze rozpylone katalizatory sa zawsze i ciagle swiezo wytwarzane.Stosowane przy sposobie niniejszym mapiecie rozpylajace, natezenie pradu, temperature katod i temperature strefy reakcji, jak równiez wartosc podcisnienia w przestrzeni reakcyjnej dobiera sie sto¬ sownie do rodzaju reakcji chemicznej. Na¬ piecie do rozpylania moze byc istosowane od kilkuset woltów do 100 000 woltów i wyzsze. Korzystny zakres pracy miesci sie w granicach napiecia od 1 000 woltów do 10 000 woltów. Natezenie pradu ustala sie w stosunku do napiecia oraz w stosunku do wielkosci i wzajemnej odleglosci katody i anody. W malych aparatach przy napie¬ ciu 2 000 woltów wystarcza juz natezenie -r 2 —Od 1 — 50 miliamperów, podczas gdy w a- paratach wiekszych stosuje sie wieksze natezenie pradu. Przy niormalnym rozpy¬ laniu katodowym z katoda nieogrzewana rozpylanie katalizatora jest mozliwe tylko w granicach cisnien okolo 5 mm do 0,001 mm. Dodatkowe ogrzewanie katody prowar dzi do rozpylania równiez i przy wyzszych cisnieniach. Jest to szczególnie korzystne wtedy, gdy reakcje chemiczna pragnie sie prowadzic pod cisnieniem wyzszym niz cisnienie odpowiadajace normalnemu roz¬ pylaniu katodowemu. Reakcja skladników powinna byc przeprowadzana (inajlepiej) w zakresie maksimum rozpylania katodowe¬ go. Granice tego zakresu zaleza miedzy in¬ nymi od rodzaju gazu, jego temperatury i preznosci Pompa prózniowa, polaczona z kiomora reakcyjna i zaopatrzona w urza¬ dzenie regulujace doplyw skladników re¬ akcji, utrzymuje stale cisnienie w komo¬ rze reakcyjnej. Cisnienie to moze byc przy tym regulowane samoczynnie w przestrze¬ ni reakcyjnej za pomoca manometru kon¬ taktowego, polaczonego z pompa próznio¬ wa i urzadzeniem dpprowadzajacym skla¬ dniki reakcji.Wynalazek dotyczy równiez urzadzenia do przeprowadzania sposobu niniejszego.Urzadzenie to sklada sie z komory rozpy¬ lania katodowego, z anody i katody, zasi¬ lanych zródlem pradu do rozpylania, z u- rzadzenia doprowadzajacego skladniki re¬ akcji i urzadzenia odprowadzajacego pro¬ dukty reakcji oraz z przylaczonej pompy prózniowej. Urzadzenie moze posiadac (ko¬ rzystnie) wydrazona katode z dziurkowa¬ na plyita do rozpylania, sluzaca do dopro¬ wadzania skladników reakcji, a takze i wydrazona anode z dziurkowana plyta a- nodowa do odprowadzania produktów re¬ akcji. Urzadzenie posiada ppnadto chlo- dnice, polaczona z przewodem odprowa¬ dzajacym produkty reakcji, zbiornik gro¬ madzacy skroplmy, zbiornik gazów odloto¬ wych, zbiornik zapasowy ina skladniki re¬ akcji, dalej zawór redukcyjny oraz ogrze¬ wacz wstepny wzglednie chlodnice w prze¬ wodzie prowadzacym od zbiornika zapaso¬ wego do komory reakcyjnej. Urzadzenie posiada ponadto cewke wielkiej czestotlir wosci oraz zródlo pradu do ogrzewania rozpylanych metali i zasilana ze zródla pradu cewke biegunowa do kierowania wzglednie skupiania materialu rozpylanej katody. Urzadzenie posiada wreszcie do¬ datkowa, ogrzewana oporowo katode ze zródlem pradu lub katode ogrzewana do¬ datkowo cewka wielkiej czestotliwosci i zródlo pradu wielkiej czestotliwosci albo katody ogrzewane lukiem swietlnym.Wynalazek niniejszy wyjasniaja blizej cztery przyklady wykonania, pokazane na rysunku, a mianowicie fig. 1 przedstawia schema/tyczny przekrój calosci urzadzenia do przeprowadzania reakcji chemicznych, fig. 2 — przekrój komory reakcyjnej z ka¬ toda ogrzewana oporowo, fig. 3 — prze¬ krój katody ogrzewanej pradem wielkiej czestotliwosci, a fig. 4 — przekrój katody ogrzewanej lukiem swietlnym.Wedlug fig. 1 cyfra 1 oznaczono na¬ czynie reakcyjne do' rozpylania katodowe¬ go, wykonane na przyklad ze szkla, porce¬ lany lub metalu, z odejmowanymi zamknie¬ ciami 2 i 8. Przez górna pokrywe przepro¬ wadzona jest katoda wydrazona i, 'odizo¬ lowana izolatorem 5, podczas gdy przez dolna pokrywe przechodzi poprzez izolator 7 amoda wydrazona 6. Katoda rozszerza sie na koncu w postaci dziurkowanej ply¬ ty rozpylajacej S, a anoda, rozszerzona na koncu lejkowato, jest wyposazona w ply¬ te dziurkowana 9. Skladniki reakcji wpro¬ wadza sie do przestrzeni reakcyjnej przez dziurkowana plyte katodowa, a, produkty reakcji odprowadza sie przez dziurkowana plyte anodowa, która moze byc wykonana w postaci sita. Liczba 10 oznaczono zródlo napiecia rozpylajacego, które laczy sie z anoda i katoda poprzez regulowany opor^ nik 11. Liczba 12 oznaczono zbiornik mie- — 3 —szaniny skladników reakcji, który poprzez zawór redukcyjny 13 i podgrzewacz wzgle¬ dnie oziebialnik 14 oraz izolator 15 laczy sie z katoda wydrazona. Czesc górna kato¬ dy 4 moze byc otoczona warstwa izolacyj¬ na, na przyklad szklana 16, która uniemo¬ zliwia rozpylanie sie katody w miejscu nie¬ pozadanym.Anoda laczy sie poprzez izolator 17 z chlodnica 18 do skraplania produktów reakcji oraz ze zbiornikiem 19 gromadza¬ cym skroplmy. Od zbiornika 19 prowadzi przewód, 20 do pompy prózniowej 21, po¬ laczonej ze zbiornikiem 22, gromadzacym gazy odlotowe, które moga byc ewentual¬ nie doprowadzane z powrotem do zbiorni¬ ka 12.Liczba 23 oznaczono przewód dodatko¬ wego gazu pomocniczego, jak wodoru, ar¬ gonu, azotu, tlenku wegla, dwutlenku we¬ gla lub podobnego gazu. Liczba 21* ozna¬ cza manometr, wykazujacy cisnienie w komorze reakcyjnej.Liczba 25 oznaczono cewke, zasilana ze zródla 26 pradu, stalego i wytwarzajaca pole magnetyczne w celu zbierania meta¬ lu, rozpylanego przez plyte katodowa 8.Liczba 27 oznacza ekran, oddzielajacy ce¬ wke 28 zasilana pradem wielkiej czestotli¬ wosci ze zródla pradu 29. Cewka ta moze byc chlodzona woda i sluzy do ogrzewania rozpylonego metalu. Wymieniona plyta katodowa 8 jest wykonana z metalu lub stopu metali, które maja ulec rozpyleniu.Fig. 2 przedstawia komore rozpylania' I z anoda 31 o postaci lejka z sitem 30, sluzaca do odprowadzania produktów re¬ akcji. Liczba 32 oznaczono /przewód, do¬ prowadzajacy skladniki reakcji, liczba 33 — katode w postaci ogrztewanego drutu, polaczonego przewodami 3U ze zródlem pradu 35 poprzez regulowany opornik 36.Liczba 10 oznacza równiez zródlo napiecia rozpylajacego, polaczone poprzez opornik II z katoda i anoda.Fig. 3 .przedstawia katode wydrazona 37, otoczona chlodzona cewka 38 wielkiej czestotliwosci i zasilana ze zródla pradu wielkiej czestotliwosci 39. Liczba 40 ozna¬ cza cewke, skupiajaca rozpylony metal, za¬ silana ze zródla Ul pradu stalego. Prze¬ wód, doprowadzajacy skladniki reakcji, oznaczono liczba 42.Na fig. 4 liczba 43 oznacza, elektrody metalowe luku swietlnego, regulowane w zwykly .sposób i tworzace katode naprze¬ ciw anody pierscieniowej Uh- zródlo pradu 45 dostarcza pradu dla luku swietlnego (po¬ przez opornik regulowany 46. Liczba 47 oanacza potencjomierz, wlaczany równole¬ gle. Kontakt suwakowy 48 laczy sie z bie¬ gunem ujemnym zródla 10 napiecia rozpy¬ lajacego poprzez opornik 11, a, drugi bie¬ gun tego zródla jest polaczony z anoda 44.Cewka 53, zasilana ze zródla pradu 49 po¬ przez cjpoiinik regulowany 50, skupia roz¬ pylony metal. Skladniki reakcji doprowa¬ dza sie przewodem 51, a jej produkty od¬ prowadza przewodem 52.Ponizej wyjasniono blizej dzialanie urzadzenia na przykladzie zastosowania. W urzadzeniu wedlug fig. 1 doprowadza sie ze zbiornika 12 mieszanine dwutlenku siar¬ ki (S02) i tlenu (O) do komory reakcyj¬ nej 1 poprzez podgrzewacz 14, w którym mieszanina zostaje ogrzana do 400°C, oraz poprzez elektrode wydrazona 4 do prze¬ strzeni reakcyjnej.Plyta katodowa jest wykonana z platy¬ ny, która ,sie rozpyla pod napieciem 2 000 woltów i przy natezeniu 10 mA. W prze¬ strzeni reakcyjnej tworzy sie w tych wa¬ runkach bezwodnik kwasu siarkowego, który odprowadza sie przez anode 6. Cis¬ nienie w przestrzeni reakcyjnej wynosi przy tym 1 mm slupa rteci. Trójtlenek siarki zageszcza sie w chlodnicy 18 i zbie¬ ra w zbiorniku 19.W podobny .sposób mozna przeprowa¬ dzac równiez i reakcje zwiazków orga¬ nicznych, na przyklad mozna otrzymywac z mieszaniny dwutlenku wegla i wodoru — 4 —metan. Stosuje sie przy tym mieszanine 1 objetosci dwutlenku wegla i co najmniej 4 objetosci wodoru. Jako katalizator rozpy¬ la sie katodowo nikiel. Temperatura re¬ akcji wynosi 200 — 400°C. PL