PT99059A

PT99059A - Dispositivo de conversao de energia com electrodo de soodio e processo de fecho do invoolucro de sodio e processo de invoolucro do dispositivo

Info

Publication number: PT99059A
Application number: PT99059A
Authority: PT
Inventors: Christopher O'neil-Bell; Stuart Maclachlan; Paul Gee
Original assignee: Chloride Silent Power Ltd
Priority date: 1990-09-25
Filing date: 1991-09-25
Publication date: 1993-10-29
Also published as: JPH06501339A; EP0550572A1; WO1992005594A1; ZA917554B; GB9020828D0; IE913348A1; CN1062620A; CA2092418A1

Description

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MEMÓRIA DESCRITIVA

0 presente invento refere-se a um dispositivo de conversão de energia com eléctrodo de sódio e, em particular, a um processo de fecho do invólucro de um tal dispositivo. Exemplos de dispositivos de conversão de energia de eléctrodos de sódio incluem as pilhas de sódio e enxofre, pilhas de cloreto de metal e sódio e pilhas de sódio-sódio.

Em baterias convencionais de ácido e chumbo, um electrólito líquido - áçido sulfúrico diluído - separa dois eléctrodos sólidos. Em contraste, uma pilha sódio/enxofre usa um electrólito sólido - geralmente alumina beta - a qual separa dois eléctrodos líquidos, nomeadamente eléctrodos de enxofre líquido e de sódio líquido.

Está mostrada uma tal pilha de sódio/enxofre na figura 1 dos desenhos, a qual é uma vista em perspectiva da pilha com uma zona do invólucro removida, para mostrar a sua construção.

Como se mostra, a pilha compreende um invólucro, por exemplo, de aço com um revestimento interno anti-corrosão de alumínio ou \ie liga de alumínio, com a forma de um cilindro circular direito. O invólucro contém uma taça de electrólito sólido 2 de alumina beta, contendo a taça 2 um eléctrodo de sódio 3. Um espaço entre o invólucro l e a taça 2 contém um eléctrodo de enxofre 4. Em utilização, a pilha é mantida a uma temperatura èntre 300° C e 400° C, de tal modo que os eléctrodos de sódio e de enxofre 3, 4 estejam no estado líquido. A extremidade aberta da taça 2 é fechada por um disco isolador 5 de alumina alfa. 0 próprio invólucro 1 é fechado por um disco anular de fecho e de vedação 6 em aço, também com um revestimento interno anti-corrosão em alumínio ou liga de alumínio. 0 invólucro 1 serve como um terminal para o eléctrodo de enxofre 4. 0 eléctrodo de sódio contém um colector metálico de

73 141 REC/WHW/P35603/027 -3 corrente alongado 8, que se prolonga axialmente para fora do invólucro 1, através do disco 5 onde é ligado a um disco terminal central 7, montado no disco 5. As ligações necessárias são feitas por soldadura.

Como o enxofre é essencialmente não-condutor são proporcionados meios de estabelecer uma ligação eléctrica entre o invólucro 1 e a taça 2. Isto é, geralmente, conseguido conformando o eléctrodo de enxofre 4 com a forma de uma manta de fibras de caçbono impregnada com enxofre.

Apreciar-se-á que com uma tal pilha, os eléctrodos de enxofre e sódio 3, 4 podem ter as suas posições invertidas.

Com uma tal pilha é necessário que o disco de alumina alfa 5 vede a extremidade aberta da taça de alumina beta 2 e isto é, geralmente, efectuado por uma técnica de vidragem. È também necessário que o disco 6 e o disco terminal 7 sejam fixados ao disco de alumina alfa 5, de modo a formarem vedantes. É também necessário que o disco 6 seja fixado ao invólucro 1, e isto éj geralmente, efectuado utilizando técnicas de feixe electrónico, de laser ou de soldadura de fusão "TIG".

Contudo*, uma dificuldade que surge quando se utilizam as técnicas atrás mencionadas, é que o calor requerido pode danificar o revestimento resistente à corrosão proporcionado no invólucro 1 e no disco de fecho 6, ou pode ser criada um zona afectada pelo calor na região da soldadura, qualquer delas pode resultar numa degradação localizada, mais rápida do que o usual na pilha devido a ataque corrosivo dos materiais dos eléctrodos da pilha. Gôralmente, tem sido encontradas dificuldades para proporcionar uma ligação suficientemente hermética entre o invólucro e o componente de fecho nas pilhas de sódio/enxofre da arte anterior. É um objectivo do presente invento proporcionar um dispositivo de conversão de energia com eléctrodo de sódio melhorado e

73 141 REC/WHW/P35603/O27 -4- um processo de produção uma tal pilha.

De acordo com um primeiro aspecto do presente invento, proporciona-se um dispositivo de conversão de energia de eléctrodo de sódio que inclui um invólucro fechado por um componente de fecho, sendo o invólucro e o componente de fecho vedados em conjunto nas suas superfícies de interface, sendo pelo menos um dos invólucro e componente de fecho formado a partir de um material compósito, que compreende um substrato metálico e uma camada de um metal mais dúctil do que o substrato, pelo menos, na spperfície de interface do substrato, em que o invólucro e o componente de fecho são unidos em conjunto através de uma união de costura rolada.

Verificou-se surpreendentemente que pode ser produzida uma vedação satisfatória, para um dispositivo de conversão de energia com eléctrodo de sódio, por meio de uma união de costura rolada entre o invólucro e o componente de fecho se, pelo menos, um dos invólucro e componente de fecho for constituído por um material compósito como definido. Verificou-se que a união de costura rolada era suficientemente hermética nas gamas de temperaturas experimentadas em funcionamento por um dispositivo de conversão de energia com eléctrodo de sódio, tal como uma pilha de sódio/enxofre, desde a temperatura ambiente até 350° C (temperatura nominal de funcionamento de uma pilha) apesar da má conjugação da expansão térmica do metal deformável e do substrato nas suas interfaces.

De acordo com um segundo aspecto do presente invento provê--se um proçesso de fechar um invólucro de um dispositivo de conversão de energia com eléctrodo de sódio, com um componente de fecho, estando o invólucro e o componente de fecho vedados em conjunto nas suas superfícies de interface, sendo, pelo menos, um dos invólucro e componente de fecho formado por um material compósito, que compreende um substrato metálico e uma camada de um metal mais dúctil do que o substrato, pelo menos, na superfície de interface do substrato, incluindo o processo o passo de enrolar em conjunto partes adjacentes da tampa e do

73 141 REC/WHW/P35603/027 -5-invólucro, em que é produzida uma união de costura rolada.

Como descrito anteriormente, verificou-se surpreendentemente que pode ser produzida uma vedação satisfatória entre o invólucro e o componente de fecho de um dispositivo de conversão de energia com eléctrodo de sódio, tal como uma pilha de sódio/enxofre, usando uma união de costura rolada. O processo do presente intento tem a vantagem de não serem necessárias as temperaturas elevadas e localizadas dos processos da arte anterior e assim não se produzirem danos térmicos na camada resistente à corrosão, ou zonas afectadas pelo calor. Consequentemente, o problema da arte anterior de uma degradação mais rápida do que o usual, localizada na pilha devido ao ataque corrosivo do invólucro ou do componente de fecho pelos materiais dos eléctro-dos da pilha.é obviado.

Serão agora descritas concretizações do presente invento apenas através de exemplo e com referência aos desenhos anexos, nos quais: a figura 1 mostra uma pilha de sódio/enxofre da arte anterior, como desçrito anteriormente; a figura 2 é um fluxograma, representando esquematicamente uma concretização preferida do processo do presente invento; as figuras 3 e 4 mostram a primeira e a segunda concretizações do componente de fecho, para utilização no presente invento; a figura 5 mostra um invólucro de uma pilha de sódio/enxofre para utilização no presente invento; a figura 6 mostra uma aproximação dos estádios da operação de rolagem, para formação da união de costura rolada; a figura 7 é uma vista de uma parte de uma pilha de sódio/enxofre proporcionada de acordo com o presente invento

73 141 REC/WHW/P35603/027 -6- mostrando a união de costura rolada; e a figura 8 é um desenho tirado de uma fotografia de um corte transversal de uma união de costura rolada numa pilha proporcionada de acordo com o presente invento.

Uma concretização preferida do processo do presente invento está representada esquematicamente na figura 2. Como indicado, o primeiro passo é formar o componente de fecho e o invólucro a partir de um material compósito, consistindo num substrato de aço, pelo menos, numa das superfícies, na qual é fixada mecanicamente uma camada de um metal dúctil, tal como alumínio ou uma liga de alumínio, a qual é mais dúctil do que o substrato. Numa concretizaçãd prática, o material compósito compreende um substrato de aço de baixo teor de carbono de elevada qualidade de laminagem com 250 micron de espessura, com um revestimento de alumínio com 60 micron de espessura numa superfície e um revestimento de alumínio de 25 micron de espessura na outra superfície. Numa outra concretização prática, o material compósito compreende um substrato de aço de baixo teor de carbono com a espessura de 250 micron com um revestimento de alumínio de 300 micron de espessura numa das superfícies e um revestimento de alumínio com a espessura de 60 micron na outra superfície. A superfície com o revestimento de alumínio mais espesso proporciona as superfícies interiores do invólucro e do componente de fecho, as quais necessitam de ser resistentes à corrosão. A figura 3 é uma vista em corte transversal de uma concretização de um componente de fecho 10, para utilização com o presente invento. Como descrito anteriormente, a superfície interna 12, que necessita de ser resistente à corrosão, tem um revestimento.de alumínio com 60 micron de espessura ao passo que a superfície exterior 14 tem um revestimento de alumínio com 25 micron de espessura. 0 componente de fecho 10 inclui uma flange anular 16 que se prolonga para fora, que está mostrada em pormenor ampliado na figura 3A. Como se mostra na figura 3A, é proporcionado um lábio anular 18 na extremidade da flange 16. Tipicamente, para um componente de fecho com um diâmetro exteri- -7- 73 141 REC/WHW/P35603/O27 or "D" de 54 mm, a flange tem uma dimensão radial "B" de cerca de 5 mm. A figura 4 mostra uma segunda concretização 20 de um componente de feòho para utilização com o presente invento. Tal como na concretização da figura 3, a superfície interior 22 do componente de fecho, que necessita ser resistente à corrosão, tem uma camada de alumínio de 60 micron de espessura, ao passo que a superfície exterior 24 tem uma camada de alumínio de 25 micron de espessura. 0 componente de fecho 20 inclui uma flange anular, que se prolonga para fora 26, mostrada em pormenor ampliado na figura 4A, más não é proporcionado de lábio no seu bordo. Tipicamente, um componente de fecho 20, com o diâmetro externo "D" de cerca de 58 mm, tem uma flange de dimensão radial "B" de cerca de 7 mm. A figura 5 é uma representação esquemática de um invólucro 30 para uma pilha de sódio/enxofre proporcionada de acordo com uma concretização do presente invento. Como descrito anterior-mente, o invólucro 30 é formado de um substrato em aço com 0.25 mm de espessura, tendo uma camada de alumínio com 60 micron de espessura na sua superfície interior 32 e um revestimento de alumínio, cpm a espessura de 20 micron, na sua superfície exterior 34. A espessura do material compósito é indicada por "t". O invólucro 30 é proporcionado com uma flange anular que se prolonga para fora 36. Tipicamente, para um invólucro de diâmetro externo "d" de cerca de 50 mm, a flange 36 tem uma dimensão radial "A" de cerca de 4 mm. O invólucro 30 pode também ser formado com uma dobra 38 na sua extremidade aberta, como indicado na figura 6.

Os componentes de fecho 10, 20 e o invólucro 30 são feitos de material compósito através de processos conhecidos para os peritos na arte. Com vantagem, como indicado na figura 2, o invólucro e o componente de fecho são então tratados termicamen-te, através de aquecimento a uma temperatura elevada, mantidos a essa temperatura durante um certo período de tempo e então lentamente arrefecidos até à temperatura ambiente. 0 perfil

73 141 REC/WHW/P356Ο3/027 -8-térmico típico de regime é com segue: declive até 375° C a 7e C por minuto; manutenção a 375° C durante uma hora; arrefecimento para a temperatura ambiente a 7o C por hora ou mais.

Acredita-se que este tratamento térmico tanto alivia as tensões do aço, para evitar o efeito de mola, após ter sido produzida a união de costura rolada, ou recoze o alumínio para ajudar na deformação do alumínio, durante a formação da união rolada. Verificou-se que o tratamento térmico de, pelo menos, um dos componente de fecho e invólucro da pilha tem um efeito preponderante na hermeticidade das uniões de costura rolada produzidas. Deve notar-se que este passo de tratamento térmico, tanto pode ser um passo adicional no processo de fabrico da pilha de sódio/enxofre como pode ter lugar devido a outro passo de fabrico, tal como a ligação por difusão do componente de fecho a um disco de alumina alfa.

Após o tratamento térmico do invólucro e do componente de fecho, a pilha de sódio/enxofre é então montada e colocada no dispositivo conformação por rolagem, como indicado na figura 2. A configuração do invólucro e do componente de fecho neste estádio é a mostrada na figura 6A.

As máquinas de conformação por rolagem são conhecidas dos peritos na arte e assim não serão descritas em pormenor. Após colocação, o conjunto da pilha é elevado de encontro a um mandril central. Quando a pilha entra em contacto com o mandril, é accionada uma embraiagem, provocando que um primeiro conjunto de rolos se encoste ao conjunto da pilha, para uma primeira operação de rolagem. Durante a operação de rolagem, o conjunto da pilha está estaciçnário e os rolos, do primeiro conjunto de rolos, rodam à medida que se aproximam das flanges 16 ou 26, 36. Uma aproximação da concretização do conjunto da pilha após a primeira

73 141 REC/WHW/P35603/027 -9 operação de rolagem está mostrada na figura 6b.

Uma vez concluída a primeira operação de rolagem, o primeiro conjunto de rolos retorna à posição "aberta" e são accionados os rolos de um segundo conjunto de rolos, para a segunda operação de ϋ rolagem.. A configuração do conjunto da pilha, após a segunda operação de rolagem está mostrada na figura 6C. Finalmente, o segundo conjunto de rolos regressa à posição de descanso e o conjunto da pilha é libertado do mandril central. A figura 7 mostra, em corte transversal, uma parte de uma pilha de sódio/enxofre 40, proporcionada de acordo com uma

Hl»: concretização do presente invento. Um eléctrodo de sódio 42 e um eléctrodo de enxofre 44 são separados por uma taça de electrólito sólido de alumina beta 46, gue contém o sódio líquido. A taça de electrólito 46 é fechada por um disco isolador 48 de alumina alfa, o qual é vedado na taça 46 por um vedante vítreo 50. 0 eléctrodo de enxofre 44 está contido dentro do invólucro 52 da pilha. Um coittponente de fecho 54 está vedado no invólucro 52 por uma união de costura rolada 56, como descrito anteriormente, para fechar o invólucro 52. Para alojar a união de costura rolada 56, o invólucro 52 é dobrado para dentro em 58, de modo que o diâmetro total da pilha de sódio/enxofre não é maior do que o diâmetro do invólucro 52. A parte da união de costura rolada 56, a qual pode ser atacada pelo enxofre 44 está mostrada em maior pormenor na figura 7a. Os revestimentos de alumínio com a espessura 60 micron são indicadas pela letra "a" e o revestimento de alumínio de espessura 25 micron pela letra "b". Da figura 7, pode ser visto que existe pouca propensão para o aparecimento de danos nos revestimentos internos protectores de alumínio 52a, 54a da pilha, na união de costura rolada, uma vez que essas partes dos revestimentos 52a, 54a, as quais podem ser atacadas pelo enxofre 44 não são muito afectadas pela formação da união de costura rolada.

Verificou-se que a quantidade de material, que é rolado na união de costura rolada 56 afecta a hermeticidade da junta.

Se B-t>2A-t + ir t/2 (1) então a junta tenderá a -10- 73 141 REC/WHW/P356Ο3/027 ser hermética.

Se B-t=2A-t + ir t/2 (2) então a junta será va riável .

Se B-t<2A-t + ir t/2 (3) então a junta tenderá a ter fugas.

Os peritos na arte apreciarão, que a hermeticidade requerida para qualqqer união ou vedação numa estrutura dependerá da posição da união ou vedação nessa estrutura.

Nas equações (1), (2) e (3), os valores de 6, t e A são como se definiu nas figuras 3, 4 e 5 dos desenhos juntos, nomeadamente: B = dimqnsão radial da flange do componente de fecho; t é a espessura do material compósito, isto é, a espessura do invólucro ou do componente de fecho; A é a dimensão radial da flange do invólucro.

Se houver uma deficiência de material em C, a união de costura rolada poderá ter fugas.

As pilhas de sódio/enxofre que incluem uma união de costura rolada entre o componente de fecho e o invólucro, fabricadas de acordo com o presente invento, como descrito anteriormente, são sujeitas a 50 ciclos térmicos até 350° C, como se segue: aquecimènto até 350° C a 3o C por minuto; manutenção a 350° C durante três horas; arrefecimento até 20" C a 3" c por minuto.

As união de costura rolada eram herméticas durante o fabrico 73 141 REC/WHW/P3 5603/027 -11- e permaneceram herméticas após o ciclo térmico acima indicado.

Para maximizar a hermeticidade da união de costura rolada, deve ser introduzida uma certa quantidade de movimento relativo e conformação entre os revestimentos de alumínio do invólucro e do componente de fecho. Consequentemente, o componente de fecho é conformado de tal modo que a flange do componente de fecho não se dobrará sobre si própria durante a operação de rolagem. A figura 8 mostra uma união de costura rolada 60, assim produzida, entre o invólucro 62 e um componente de fecho 64. Para ilucidação, as extremidades do substrato de aço do material compósito a partir do qual foram fabricados o invólucro e o componente de fecho foram referenciadas, respectivamente com 62 S e 64 S. 0 alumínio da união de costura rolada foi referenciado pelo número 66. Pode-se ver na figura 8 que ocorreu uma certa quantidade de movimento relativo e conformação sob pressão dos revestimentos de alumínio do invólucro e do componente de fecho, durante a operação de rolagem, resultando na formação por soldadura a frio. Consequentemente, a flange (como descrita anteriormente) do componente de fecho é formada com uma dimensão radial suficientemente grande, ou pode incluir um lábio como descrito com referência à figura 3, para proporcionar o material compósito suficiente para provocar o movimento relativo entre as camadas de alumínio do invólucro e do componente de fecho. Por essa razão parecerá preferível que ambas as superfícies interior exterior de tanto o invólucro como do componente de fecho sejam proporcionadas com um revestimento de alumínio deformável. É, contudo, previsto que pode ser produzida uma união de costura rolada suficientemente hermética, em que apenas é proporcionada uma superfície tanto do invólucro como do componente de fecho com uma camada de metal deformável. A tabela 1 mostra os resultados de uma investigação sobre o efeito de diferentes combinações de materiais na interface da união de costura rolada na hermeticidade da junta produzida por rolagem. Cada uma, de três diferentes combinações de materiais, foi investigada pela construção de conjuntos de invólucro/compo-nente de fçcho. Para assegurar que a hermeticidade da união -12- 73 141 REC/WHW/P356O3/027 rolada não foi afectada pela sequência de rolagem, uma pilha de cada grupo de combinações de materiais foi por sua vez rolada. Após a rolagep, cada conjunto fez o teste de fugas. Após o teste de fugas, todos os conjuntos foram sujeitos a um ciclo térmico *· até 400“ C, com uma relação de declive de 15° C/min, com a manutenção dê uma hora. Após o ciclo térmico, os conjuntos foram novamente testados em relação a fugas. TABEIA 1

Amostra nfi Caudal de fuga após rolagem ÍTorr litros oor seoundo) Caudal fuga após ciclo térmico íTorr litros oor 1 5xl0“4 Çfundo) 5xl0“5 2 2,8xl0-4 6X10"4 3 4xl0“4 1x10“5 4 1,5xl0"4 2xl0"5 5 3X10"3 3xl0-4 6 NDL NDL 7 NDL NDL 8 lxlO-9 lxlO-9 9 NDL NDL 10 5xl0-9 8xl0”9 11 7xl0-4 4xl0”6 12 6xl0~5 2x10“8 13 4xl0-4 2X10"7 14 5xl0“4 lxlO"7 15 2xl0”4 6xl0-8 (NDL significa nenhuma fuga detectada)

As combinações de materiais utilizadas para o invólucro e para o componente de fecho, para cada uma das amostras está indicada na tabela 2 seguinte. -13- 73 141 REC/WHW/P35603/027 TABELA 2

Amostras na Invóluc. pilha Tampa sup. Descrição 1 a 5 material Aço Invólucro da pilha em compósito compósito Al/Fe/Al prensado com revestimento interno em alumínio com 25 micron e revestimento externo de alumínio com 60 micron num substrato de aço macio com 250 micron. Invólucro da pilha temperado durante uma hora a 400° C antes do rola-gem.

Tampa superior em aço prensado sem alumínio em qualquer das superfícies. 6 a 10 material material Invólucro da pilha em compósito compósito compósito Al/Fe/Al prensado com revestimento interno de alumínio de 25 micron e revestimento externo de alumínio com 60 micron num substrato de aço macio com 250 micron.

Tampa superior em compósito Al/Fe/Al prensado com revestimento interno de alumínio de 250 micron e revestimento externo de alumínio de 60 micron num

73 141 REC/WHW/P35603/027 -14- TÃBELA 2 (cont/d)

Amostras ng Invóluc. pilha Tampa sup. Descricão 6 a 10 (cont/d) substrato de 250 mi cron.

Ambos os componentes temperados durante uma hora a 400° C antes da rolagem. 11 a 15 Aço Material compósito

Invólucro da pilha em aço macio centrifuga-do com 300 micron (250 micron antes da centrifugação ).

Tampa superior em compósito Al/Fe/Al centri-fugado com revestimento de alumínio de 25 micron e revestimento externo de alumínio de 60 micron num substrato de aço macio de 250 micron . Tampa superior temperada a 400° C durante uma hora antes da rolagem.

Da tabela 1, pode-se ver que o grupo de conjuntos (amostras 6a 10) nas quais ambos o invólucro da pilha e a tampa superior são feitos de um material compósito têm uma união de costura rolada de uma maior hermeticidade que a hermeticidade dos conjuntos, nos. quais apenas um dos componentes foi feito de um material compósito. Consequentemente, para as união de costura rolada nas quais a hermeticidade da vedação é crítica, se prefere uma vedação na qual ambos os componentes são feitos de mate-

73 141 REC/WHW/P356Q3/027 rial compósito. às amostras, nas quais apenas um dos invólucro e tampa superior foi feita de material compósito (amostras 1 a 5 e 11 a 15) têm uma hermeticidade mais variável do que o grupo, no qual ambos os componentes foram feitos de material compósito. Contudo, verificou-se que a hermeticidade das vedações era, de facto, melhorada pelo ciclo térmico. As uniões de costura rolada, nas quais apenas um dos componentes é feito de material compósito, para certas aplicações, podem ter hermeticidade suficiente, particularmente após o ciclo térmico.

Nas uniões de costura rolada, nas quais ambos os componentes são feitos de material compósito, os revestimentos de alumínio proporcionam algum grau de resistência à corrosão a ambos os componentes. A resistência à corrosão da união de costura rolada pode ser melhorada, aumentando a espessura da camada de alumínio. Nas uniões de costura rolada, em que apenas um dos componentes é feito de material compósito, o material do outro componente deve ser escolhido, tendo em mente o ambiente da união de costura rolada. Por exemplo, as construções tendo uma interface de aço e alumínio são susceptíveis de ataque pelo sódio. Assim, uma união de costura rolada que é adjacente ao sódio pode ter um componente feito de material compósito e o outro componente feito de um material diferente do aço macio, tal como Inconel. Para pilhas, nas quais uma união de costura rolada está num bordo exterior de uma das extremidades, o eléctrodo exterior está adjacente à união de costura rolada e é um eléctrodo dê sódio, se a pilha é uma pilha sódio-sódio, uma pilha de enxofre central ou uma pilha de cloreto metálico central .

Uma vantagem significativa do presente invento é que podem ser produzidos dispositivos de conversão de energia de eléctrodo de sódio, utilizando máquinas e pressões padrão para proporcionar concretizações práticas. Foi feita uma tentativa para produzir um conjunto com união de costura rolada entre dois componentes de aço macio sem qualquer camada de um metal mais dúctil do -16- 73 141 REC/WHW/P35603/027 que o aço. Cõntudo, qualquer vedação produzida entre os dois componentes de aço macio era tão pobre, que não era possível reduzir a pressão no conjunto para um nível, no qual o conjunto pudesse ser testado em relação a fugas. Isto sugere que a herme-ticidade de qualquer vedação produzida era, pelo menos, duas vezes pior qiíe a hermeticidade dos conjuntos das tabelas 1 e 2.

Considera-se que uma união de costura rolada, tendo, pelo menos, algum grau de hermeticidade, possa ser produzida entre dois componentes, se um dos componentes for feito de um material compósito, tendo uma camada de alumínio, ou outro material dúctil, com pelp menos 3 micron. Uma camada desta espessura deve incluir alumínio suficiente para encher todas as irregularidades superficiais.. Uma tal espessura de alumínio deverá também significar que o movimento relativo das superfícies juntas pode ocorrer durante a formação da união de costura rolada. Este movimento relativo nas superfícies do alumínio arranca o óxido de alumínio das superfícies, produzindo superfícies limpas de alumínio entre as quais uma ligação por difusão pode ser formada, com efeito, soldadura a frio à temperatura ambiente. Nas uniões de costura rolada, em que ambos os componentes são feitos de material compósito, ocorre movimento relativo entre as superfícies de interface das camadas de alumínio nos dois componentes. Nas uniões de costura rolada, em que apenas um dos componentes é feito de material compósito, ocorrerá o movimento relativo do alumínio entre as superfícies de interface numa posição em que o componente de material compósito é rolado sobre si próprio. Para proporcionar um volume para permitir o movimento relativo nas superfícies do alumínio, os revestimentos de alumínio têm, de preferência uma espessura de pelo menos 10 micron, vantajosamente de, pelo menos, 25 micron. Podem ser usados revestimentos mais espessos de alumínio para melhorar a resistência à corrosão dos componentes, proporcionando adicionalmente o alumínio para a união de costura rolada.

Serão evidentes para os peritos na arte modificações às concretizações descritas, dentro do âmbito de presente invento. Em particular, considera-se que uma pilha de sódio/enxofre de

73 141 REC/WHW/P35603/027 acordo com o. presente invento pode ser fabricada com um tipo de material compósito, o qual foi formado por camadas separadas de alumínio e aço.

Claims

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REIVINDICACÕES 1 - Dispositivo de conversão de energia com eléctrodo de sódio, que inclui um invólucro fechado por um componente de fecho, sendo o invólucro e o componente de fecho selados em conjunto nas suas superfícies de interligação, sendo, pelo menos, um dos invólucro e componente de fecho formado por um material compósito que compreende um substrato metálico e uma camada de um metal mais dúctil do que o substrato, pelo menos, na superfície de interligação do substrato, caracterizado por o invólucro e o componente de fecho serem unidos em conjunto por uma união de costura rolada.
2 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o material compósito incluir uma camada de metal dúctil em cada superfície.
3 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a dita camada de metal dúctil ser fixa mecanicamente ao dito substrato metálico.
4 - Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o componente de fecho ser formado de modo a incluir uma flange anular prolongando-se para fora.
5 - Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por uma flange anular ser munida com um lábio anular.
6 - Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por um bordo do invólucro definir uma abertura que é fechada pelo componente de fecho.
7 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o dito bordo do invólucro estar numa extremidade do invólucro.
8 - Dispositivo de acordo com as reivindicações 6 ou 7, ca-

73 141 REC/WHW/P35603/027 -19- racterizado por o dito bordo do invólucro incluir uma flange anular prolongando-se para fora.
9 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 8 guando dependente das reivindicações 4 ou 5, caracterizado por B - t > 2A - t + ir t/2 (4) em gue A = dimensão radial da flange anular do invólucro prolon-gando-se pará fora? B = dimensão radial da flange anular do componente de fecho prolongando-se para fora; t = espessura do material compósito.
10 - Dispositivo de acordo com gualguer das reivindicações anteriores, caracterizado por o invólucro ser dobrado para dentro abaixo da posição da dita união da costura rolada, de tal modo gue o diâmetro total da pilha não é maior do gue o diâmetro básico do invólucro.
11 - Dispositivo de acordo com gualguer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a dita camada de metal dúctil ter uma espessura de, pelo menos, 5 micron.
12 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por n camada de metal dúctil ter uma espessura de, pelo menos, 10 micron.
13 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por a camada de metal dúctil ter uma espessura de, pelo menos, 25 micron.
14 - Dispositivo de acordo com gualguer uma das reivindicações ll a 13, caracterizado por apenas um dos invólucro e componente de fecho ser formado por um material compósito, sendo o ou-

73 141 KEC/WHW/P35603/027 -20- tro dos invólucro e componente de fecho formado de um material diferente.
15 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 14, caracte-rizado por o dito material diferente ser resistente ao ataque do sódio.
16 - Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 15, caracterizado por o eléctrodo de sódio estar adjacente à união de costura rolada.
17 - Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado por quer o invólucro quer o componente de fecho serem de material compósito.
18 - Prócesso de fecho de um invólucro de um dispositivo de conversão de energia com eléctrodo de sódio, por meio de um componente de fecho, sendo o invólucro e o componente de fecho selados em conjunto nas suas superfícies de interligação, sendo, pelo menos, um dos invólucro e componente de fecho formados por um material compósito que compreende um substrato metálico e uma camada de um metal mais dúctil do que o substrato e, pelo menos, na superfíciê de interligação do substrato metálico, caracterizado por incluir o passo de enrolar em conjunto partes do componente de fecho e do invólucro, pelo que é produzida uma união de costura rolada.
19 - Processo de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por o material compósito ter uma camada de metal dúctil em cada superfície.
20 - Processo de acordo com qualquer das reivindicações 18 ou 19, caracterizado por a dita camada de metal dúctil ser mecanicamente fixada ao dito substrato metálico.
21 - Processo de acordo com qualquer das reivindicações 18 a 20, compreendendo adicionalmente o passo de formar, no componente de fecho, uma flange anular dirigida para fora, caracteri-

73 141 REC/WHW/P3 5 6 03/027 zado por o dito passo de enrolar em conjunto o componente de fecho e o invólucro compreender o passo de enrolar em conjunto a dita flange anular do componente de fecho prolongando-se para fora e a parte adjacente do invólucro.
22 - Processo de acordo com a reivindicação 21, caracteriza-do por compreender adicionalmente o passo de formar um lábio anular na flange anular do componente de fecho.
23 - Processo de acordo com qualquer das reivindicações 18 a 22, caracterizado por compreender adicionalmente o passo de formar a ditá parte adjacente do invólucro como uma flange anular prolongando-se para fora.
24 - Processo de acordo com as reivindicações 21 ou 22, compreendendo o passo de formar a dita parte adjacente do invólucro como uma flange anular prolongando-se para fora, caracterizado por o dito passo de rolar as partes adjacentes do componente de fecho e do invólucro compreender o passo de rolar em conjunto as ditas flanges anulares prolongando-se para fora do componente de fecho e do invólucro.
25 - Prqcesso de acordo com a reivindicação 28 caracterizado por: B - t > 2A - t + ir t/2 (4) em que A = dimensão radial da flange anular do invólucro prolon-gando-se para fora; B = dimensão radial da flange anular do componente de fecho prolongando-se para fora; t = espessura do material compósito.
26 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações

73 141 REC/WHW/P35603/027 18 a 25, caracterizado por compreender o passo de fechar uma extremidade do invólucro com o componente de fecho.
27 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 26, caracterizado por compreender adicionalmente o passo de formar o invólucro de modo a ser dobrado para dentro abaixo da posição da dita união de costura rolada, de modo que o diâmetro total da pilha não é maior do que o diâmetro de base do invólucro.
28 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 27, caracterizado por compreender adicionalmente o passo de tratar termicamente o componente de fecho e o invólucro após o dito passo de rolagem.
29 - Processo de acordo com qualquer das reivindicações 18 a 28, caracterizado por compreender adicionalmente o passo de tratar termicamente o material compósito antes do dito passo de rolagem.
30 - Processo de acordo com a reivindicação 29, caracterizado por compreender adicionalmente o passo de tratar termicamente, pelo menos, um dos componente de fecho e invólucro antes do dito passo de rolagem.
31 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 30, caracterizado por compreender o passo de formar apenas um dos componente de fecho e invólucro a partir do material compósito.
32 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 30, caracterizado por compreender o passo de formar as ditas partes adjacentes tanto do componente de fecho como do invólucro a partir de material compósito.
33 - Processo de acordo com a reivindicação 36, caracterizado por compreender o passo de tratar termicamente tanto o componente de fecho como o invólucro antes do dito passo de rolagem. -23- 73 141 REC/WHW/P356Q3/027
34 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 33, caracterizado por compreender o fecho do invólucro de uma pilha de sódio e enxofre com um componente de fecho. Lisboa, 25. SET. 1991 Por CHLORIDE SILENT POWER LIMITED =0 AGENTE OFICIAL=