Графитовый анод для электролиза растворов галогенидов щелочных металлов Советский патент 1983 года по МПК C25B11/02 

11 Изобретение относигся к электрохимической промышленности и может быть использовано электродиэерах для элект ропиза растворов галoreвидов -целочных металлов, в частности в элекгрохимичес: ких производствах водорода, ,кислорода, хлора и щелочей, а гакнсе может найги применение в производстве водорода и кислорода в гермоэлектрохимических .ком бинированных циклах раздожения воды, например в электролизерах для элекгрол за щелочных растворов йодида калия с пшучением йодата калия и водорода. Известны графитовые вертикально расположенные аноды простых геометрических форм, выполненные в виде прямоугольных плит .или стержней круглого или прямоугольного сечения, с верхним тч коподводом к плите при помощи одного графитового токоподводяшего стержня, в которых для осуществления контакта между токовоподводящим стержнем и пли той применяются различные приемы, такие как резьба, соединение на конус, запрессовка и другие Cl }. Недостатком этих анодов является необходимость уменьшения размеров анод ной штиты, уменьшая тем самым, рабочу поверхность электрода, чтобы прудепредить возможнос:ть значительных потерь напряжения в теле графитового анода. Кроме того, неравномерность распределения плотности тока по высо1е электрода ведет к неравномерному изнашиванию графитового анода по высоте электр лИзера, влияквдему на продолжительность тура работы электрода. При верхнем токоподводе верхний конец анода обычно проходит 4ej3e3 крыш ку электролизера и служит для присоединения к нему токоподводящей шине, при этом значительная часть электрода по его длине не используется и при ремонте электролизера выбрасывается. Чтобы сни зить эгл потери, приходится уменьшать высоту газового пространства элетропи- зера, а также уплотнять большое число мест прохода электродов через крышку Известен также графитовый анод для электролиза {эастворов галогенидов щелочных металлов, включающий рабочий элемент и токоподвод 2 J , Недостагками известного графитового анода являются высокое напряжение электролиза и значительные потери полу чающихся на аноде продуктов вследствие неравномерного распределения плотности тока по поверхности анода. 74 Цель изобретения - снижение напряжения электролиза и повышение выхода по току, , Поставленная цель достигается тем, что у графитового анода для элекгропиэа растворов галогенидов щелочных металлов, включающего рабочий элемент и гокоподвод, рабочий элемент выполнен в виде дисковой гребенки, концам которой по ее оси придана коническая форма. Пред 1агаемая конструкция снижает потери напряжения в месте контакта между токоподводящими стержнями и непосредственно электродом, уменьшает потери напряжения в теле графитового анода за счет применения боковых токоподводов, а при использовании ее в аппараге под давлением вследвствие снижения степени газонаполнения в межэлектродном пространстве в целом обеспечивает бояее равномерное распределение плотности тока по высоте анода, что снижает рабочее напряжение на ячейке электролизера, повышает выход по току и увеличивает продолжительность тура работы анода. Ка чертеже изображен предлагаемый графитовый анод, продольный разрез. Графитовый анод содержит анод 1,гокоподводы 2 и токоподводящие шины 3. Токоподводы 2 являются концевыми осевыми продолжениями анода 1, к которым подсоединены токоподводящие шины 3 пос:редством впайки металлического стержня и подсоединения гибкого проводника на конусной клемме. Возможны и иные варианты подвода тока к токоподводу: впайка гибкого проводника в графитовый стержень, резьбовой контакт металлического стержня и графита, подсоединения гибкого проводника хомутом и другие. При этом для улучшения контакта используются металлизация поверхности контакта графитового анода, лужение металлических вставок и заливка мест контакта сплавами свинца и висмута, запрессовка металлических стержней в графите электропроводной массой из металлического порошка с полимерными связующими или пластичным графитом. Причем, для устранения попадания анотита в места контакта металлических проводников с графитом обеспечивается полная непроницаемость графитовых токоподводов анолитом, что достигается при помощи пропитки концевых осевых частей анода различными связующими материалами с последукнцей термообработкой и другими способами. Проведение пропитки токоподводов и придание им конической формы одновремен но обеспечиваег уплотнение мест прохода iграфитового анода через боковые стенки электролизера. В настоящее время в опытно-пабора..торных установках при электролизе растворов галогенидов щелочных металлов, например, при электролизе щелочных раст воров йодида калия с получением йодата калия и водорода, применяются электролизеры фильтр-прессного типа (ФР,ЭФ,СЗУ) с биполярным включением электродов без диафрагмы, что вызвано отсутствием необходимости разделения катодного и анодкого пространства, так как газообразным продуктом электролиза является лишьводород. Биполярные электроды включают сплошной основной лист электрода (слушащий одновременно перегородкой между соседними ячейками), к которому на анкерах при помоши электрозаклепок или иным способом крепятся выносной окисный ругениевотитановый анод (ОРТА) и никелевый катодный лист с перфорацией C4J. 10 744 Однако в щелочных средах при электрохимическом процессе окисления йодида калия ОРТА обладает низкой коррозионной стойкостью и единственно коррозионное тойким, относительно недорогостоящим материалом для применения в качестве анода является графит 5 . Таким образом, графитовый анод с токоподводами предлагаемой геометрической формы позволяет увеличить удельную объемную энергонапряженность ячейки электролизера, повысив производительность аппарата на единицу объема, понизив тем самым массогабаритные параметры электролизера определенной производительности, применить анод в аппаратах под давлением; уменьшить потери |напряжения при контакте токоподводов с анодом на несколько десятков . милли вольт в зависимости от величины переходного сопротивления нагрузки; повысить выход по току и снизить нйпряжение на ячейке электролизера за счет белее равномерного распределения плотности тока по высоте анода, а также увеличить проАвяясигельмосгь гура работы анода.

ГРАФИТСеЫ И АНОД ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИЗА РАСТВОРОВ РАЛОТЕНИДОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ, включающий рабочий элемент и токоподвод, отличающийся тем, что, с целью снижения напряжения электролиза и повышения выхода по току, рабочий элемент выполнен в виде дисковой гребенки, концам которой по ее оси придана коническая форма.