СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ РАЗРУШЕНИЯ ГРАФИТОВЫХ ИЛИ УГОЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ Советский патент 1929 года по МПК C25B11/12 

Угольные или графитовые электроды, при электролизе хлористых соединений, испытывают разрушение, которое, согласно изобретению, можно в значительной степени уменьшить, если заполнить поры электродов подводимым через них свежим солевым раствором.

Различные употребительные в технике, изготовляемые путем обжига, электроды отличаются, благодаря обжигу, большей или меньшей пористостью, достаточной, чтобы пропустить через поры полное количество солевого раствора. Подвод солевого раствора можно производить, снабжая анодные угли соответствующими полостями, через которые вводится электролит, при чем, для равномерного распределения, целесообразно придавать этим полостям такую форму, чтобы пути прохождения жидкости внутри электрода имели приблизительно одинаковую длину.

По данным изобретателя разрушение графитовых и угольных электродов может быть уменьшено в еще более значительной степени, если притекающему в ванну, через поры, электролиту придать кислотные свойства, что может быть достигнуто посредством прибавки к нему кислот, или же если через поры электродов пропускать только водный раствор соли и кислоты, в то время, как самый электролит подводить к элементу обычным образом.

На фиг. 1 показан схематически, в разрезе, электролитический элемент с хлористой щелочью, работающий по способу Нельсона, а на фиг. 2 - элемент Биллитера.

На первой фигуре 1 обозначает графитовый электрод, имеющий в продольном направлении цилиндрическую полость 2, к которой присоединяется воронкообразный подводящий орган 3; 4 - асбестовую диафрагму и 5 - катод, состоящий из продырявленного листа жести. Стенки 6 ограничивают катодное пространство снаружи. Через трубку 7 удаляется образующийся на аноде хлор, в то время как трубка 8 служит вспомогательной резервной трубкой для подвода солевого раствора. В стационарном состоянии солевой раствор подводится через трубку 9 внутрь графитового анода. Количество притекающей жидкости устанавливается посредством соответствующего гидростатического давления, т.-е. изменением высоты подводящего органа 3 или же изменением диаметра полости 2.

Так как для стационарных условий скорость прохождения электролита остается практически постоянной, то, путем предварительного опыта, гидростатическое давление и диаметр полости могут быть легко установлены.

Срок службы электрода, по мнению изобретателя, значительно увеличивается, как это видно из нижеприводимых цыфровых данных: были взяты два элемента одинаковой конструкции и включены последовательно, так что через них проходил ток одинаковой силы. В первом элементе анодом служил цилиндрический графитовый стержень с центрально расположенной полостью. При этом электролит подводился не через полость, но вводился непосредственно в анодное пространство. Вес этого электрода, до опыта, составлял 51,7 грамма. Во втором элементе, того же устройства, имелся точно такой же электрод, но электролит вводился через полость. Вес его составлял 41,7 грамма. Оба электрода были погружены на одинаковую глубину, при чем в обоих случаях нагрузка током на 1 квадратный сантиметр была в точности одна и та же. После прохождения, приблизительно около 800 ампер-часов, потеря в весе первого электрода, через полость которого электролит не вводился, оказалась равной около 8 граммов, в то время как второй электрод потерял в весе около 2,5 грамма. Внешние формы электродов также оказались различными. Электрод, через который подавался электролит, имел, приблизительно, первоначальную массу, в особенности кромки его нижнего конца сохранились острыми, в то время, как второй электрод обнаруживал явный износ, главным образом, закругление кромок.

На фиг. 2 показан схематически, в разрезе, элемент Биллитера.

Анодная графитовая пластина 1 имеет несколько расположенных в продольном направлении, рядом друг с другом, высверленных отверстий, которые закрыты завинченными, плотно пригнанными пробками. Стержень также снабжен высверленным центральным отверстием 2, которое, однако, не проходит целиком через весь стержень. Перпендикулярно к этому центральному отверстию, в части стержня, снабженной нарезкой, имеются радиально высверленные отверстия, расположенные таким образом, что после ввинчивания стержня в пластину 1, подведенный к первому электролит может поступать через радиальные отверстия в продольные каналы пластины 1.

Нарезка стержня ввинчивается в пластину 1, по возможности, более плотно. Вместо этого свинчивания возможно также соединение посредством загонки, наподобие клина, стержня в пластину, при чем конические поверхности должны быть заранее точно пришлифованы друг к другу.

Пример I. Стержнеобразный электрод, диаметром в 30 мм и длиной в 150 мм, был снабжен центральным высверленным отверстием с диаметром 10 мм, в свету, конец которого находился на расстоянии 15 мм от дна.

Одновременно с этим электродом был установлен, в качестве анода электролитического элемента, имеющий точно такую же форму, но не высверленный, электрод. Электролит состоял из раствора поваренной соли с содержанием сульфатов. Через отверстие, высверленное в первом электроде пропускался 10%-й раствор поваренной соли, содержавший 5% соляной кислоты, под избыточным гидростатическим давлением в 10 см. Оба электрода были погружены в электролит на глубину 10 см и были нагружены током в 7 ампер каждый. Температура в элементе составляла 50°.

После 500 ампер-часов электроды были удалены из ванны. Электрод, через который подавался электролит, показал только весьма незначительное уменьшение об′ема, в то время как электрод, через который электролит не пропускался, обнаружил уменьшение об′ема на 30%, конечно, отнесенное к части его, находящейся в электролите.

Пример II. Два электрода с такими же точно размерами, как на фиг. 1, были погружены в электролит, состоящий из 1% -го раствора серно-кислого аммония, но только на глубину 3 см. Температура и сила тока оставались такими же, как в элементе Нельсона. Высверленный электрод питался 10%-м раствором соляной кислоты. После 500 ампер-часов не обрабатывавшийся электрод был израсходован более чем наполовину, относительно погруженной его части; обрабатывавшийся же электрод, приблизительно, на 15%.

Пример III. В качестве электролита употреблялся 20%-й раствор хлористого калия, при чем опыт велся с целью получения хлорновато-кислого калия.

При этом также наблюдалось значительное уменьшение израсходования обрабатывавшегося электрода по сравнению с необрабатывавшимся.

1. Способ уменьшения разрушения графитовых или угольных электродов при электролизе хлористых соединений, характеризующийся тем, что через поры анодного материала непрерывно пропускают подкисленный электролит или раствор соляной кислоты в таком количестве, чтобы поры электродов постоянно оставались заполненными свежим электролитом достаточной кислотности.

2. Прием выполнения для осуществления охарактеризованного в п. 1 способа, отличающийся тем, что в нем применяют электроды, снабженные высверленными отверстиями или полостями 2 такой формы, чтобы пути, проходимые электролитом внутри электродов, имели приблизительно одинаковую длину (фиг. 1 и 2).