CN100436650C - 一种电解电极及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电解电极以及该电解电极的使用方法。电解电极包括一导体块，包覆在导体块外的绝缘层以及包覆在绝缘层外的电极材料。电解电极的使用方法：将一对电解电极置于盛有电解液的电解槽中，在电解电极的导体块之间接入1000-10000伏特的直流电，其中在阳极的导体块之间接电源正极，阴极的导体块上接电源负极，同时在所述一对电解电极的电极材料之间接入电解电源。这时，使电解液中大量的负离子聚集在阳极附近，正离子聚集在阴极附近，提高了电解质的有效浓度，可有效降低电解电压，达到提高电解效率和节约电解电能的目的。

Description

一种电解电极及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种电解电极及其使用方法。
背景技术
电解是电流通过电解质(溶液或熔融态)引起两极上发生化学变化，从而将电能转变为电解产物储藏的化学能的过程。通电时，电解质的阴阳离子分别向电解池(槽)的两极移动并分别在电极上得失电子发生氧化还原反应生成新物质，如电解法生产烧碱就是通过电解食盐水溶液制得烧碱的。长期以来，人们一直对电解电极进行积极的探索，努力通过改进电极来降低槽电压，提高电流密度，提高电流效率，以达到节约能源的目的。化学工业出版社1986年出版，姚梓均主编的《无机物工艺学》第393-414页介绍了电解法生产烧碱的方法，该文同时对电解电极也作了详细的介绍，具体介绍了以钛为基体外表面镀二氧化钌与二氧化钛的金属阳极和隔膜槽中的铁阴极。上述材料作为电解具有使用寿命长，易加工，槽电压较低等优点。但还存在着较高的过电压，节能效果不够理想的不足。
发明内容
本发明拟解决的问题是提供一种能有效降低电解电压，节能效果好的电解电极以及该电解电极的使用方法。
为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种电解电极，它包括一导体块，包覆在导体块外的绝缘层以及包覆在绝缘层外的电极材料。
上述导电块是良导体，是铜或铝或铁。
上述绝缘层是不饱和树脂或环氧树脂。
上述电极材料是阳极材料，可以是钛或石墨。
上述电极材料是阴极材料，可以是铁。
上述电解电极的使用方法：将一对电解电极置于电解槽中，所述电解槽中盛有电解液，在所述一对电解电极的导体块之间接入1000-10000伏特的直流电，其中在电极材料是阳极的电解电极的导体块上接电源正极，电极材料是阴极的电解电极的导体块上接电源负极，同时在所述一对电解电极的电极材料之间接入所述电解液的电解电源，在阳极材料上接电源正极，阴极材料上接电源负极。
所述电解液可以是氯化钠溶液。
所述氯化钠溶液电解液的电解电压为2.5-4.5伏特。
影响电解电压和电解效率的因素很多，其中提高电解质浓度可有效降低电解电压，提高电解效率。但提高电解质浓度受电解质溶解度的制约，而且过高的电解质浓度会增加副反应的发生。采用了本发明上述方案，当电解电极的导体块中接入了较高的直流电压后，会产生一个电场，使电解质中阴阳离子产生定向迁移，直至在电解电极的外端聚集的阴阳离子足以抵消该电场的作用。这时，在阴极电解电极周围实际阳离子浓度大大高于溶液中离子平均浓度，在阳极电解电极周围实际阴离子浓度大大高于溶液中离子平均浓度。根据奈斯特方程式，提高电解质离子浓度可有效降低电解电压，达到提高电解效率和节约电解电能的目的。
附图说明
图1是本发明的电解电极的结构示意图。
图中：1-导体块，2-绝缘层，3-电极材料。
具体实施方式
如图1所示，本发明的电解电极包括一导体块1，包覆在导体块外的绝缘层2以及包覆在绝缘层外的电极材料3。所述导电块1是良导体，如铜、铝、铁，当然也可以是其他的导电材料。所述绝缘层2是由绝缘材料制成的，如不饱和树脂、聚氯乙稀、环氧树脂等，也可以是其它绝缘材料。所述电极材料3是阳极材料或阴极材料，阳极材料可以是钛，如钛为基体外表面镀二氧化钌与二氧化钛的金属阳极材料，也可以是石墨；阴极材料可以是铁。
本发明的电解电极的使用方法，采用将一对电解电极置于电解槽中，所述电解槽中盛有电解液，在所述一对电解电极的导体块之间接入1000-10000伏特的直流电，其中在电极材料是阳极的电解电极的导体块上接电源正极，电极材料是阴极的电解电极的导体块上接电源负极，同时在所述一对电解电极的电极材料之间接入所述电解液的电解电源，在阳极材料上接电源正极，阴极材料上接电源负极。以下通过用电解氯化钠水溶液制烧碱为例，对本发明电解电极的使用方法加以说明。
实施例一：
按照前述方法，其电解液是饱和的氯化钠溶液，在一对电解电极的导电块之间接入1000伏特的直流电，其中在阳极的导电块上接电源正极，阴极的导电块上接电源负极，同时，在电解电极的电极材料之间接入3.5伏特的电解电源电压，在阳极材料上接电源正极，阴极材料上接电源负极，使电解发生。
实施例二：
按照前述方法，其电解液是饱和的氯化钠溶液，在一对电解电极的导电块之间接入10000伏特的直流电，其中在阳极的导电块上接电源正极，阴极的导电块上接电源负极，同时，在电解电极的电极材料之间接入2.5伏特的电解电源电压，在阳极材料上接电源正极，阴极材料上接电源负极，使电解发生。
实施例三：
按照前述方法，其电解液是饱和的氯化钠溶液，在一对电解电极的导电块之间接入5000伏特的直流电，其中在阳极的导电块上接电源正极，阴极的导电块上接电源负极，同时，在电解电极的电极材料之间接入4.5伏特的电解电源电压，在阳极材料上接电源正极，阴极材料上接电源负极，使电解发生。
在上述三个实施例实验中，作为比较，先记下该电解电压下的电解电流大小(记作I1)，撤除导电块间的直流电源，记下这次的电流大小(记作I2)。可以看到，I2＜I1。在不接通导电块间的直流电源的情况下，慢慢提高电极材料间的电压(电解电压)，可以看到，这时电解电流逐步上升，记这时的电流大小为I3，当I3＝I1时，记下这时的电解电压。比较上述三个实施例的三组数据，可以发现，在接上与未接上电解电极的导体块之间的直流电压的情况，在导体块之间接上直流电压后，在相同电解电压时，电流强度I(电流密度)可提高10-20％；在相同电流强度(电流密度)时，电解电压可降低5-10％。这说明本发明的方法能有效降低电解电压，达到节能的目的。

Claims (10)

1、一种电解电极，其特征在于它包括一导体块(1)，包覆在导体块(1)外的绝缘层(2)以及包覆在绝缘层(2)外的电极材料(3)。
2、根据权利要求1所述的电解电极，其特征在于所述导体块(1)是铜或铝或铁。
3、根据权利要求1所述的电解电极，其特征在于所述绝缘层(2)是不饱和树脂或环氧树脂。
4、根据权利要求1所述的电解电极，其特征在于所述电极材料(3)是阳极材料。
5、根据权利要求4所述的电解电极，其特征在于所述阳极材料是钛或石墨。
6、根据权利要求1所述的电解电极，其特征在于所述电极材料(3)是阴极材料。
7、根据权利要求6所述的电解电极，其特征在于所述阴极材料是铁。
8、根据权利要求1或2或3所述的电解电极的使用方法，将一对电解电极置于电解槽中，所述电解槽中盛有电解液，在所述一对电解电极的导体块之间接入1000-10000伏特的直流电，其中在电极材料是阳极的电解电极的导体块上接电源正极，电极材料是阴极的电解电极的导体块上接电源负极，同时在所述一对电解电极的电极材料之间接入所述电解液的电解电源；在阳极材料上接电源正极，阴极材料上接电源负极。
9、根据权利要求8所述的电解电极的使用方法，其特征在于所述电解液是氯化钠溶液。
10、根据权利要求8或9所述的电解电极的使用方法，其特征在于所述电解液的电解电源的电压为2.5-4.5伏特。
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