RU2700921C1 - Нерасходуемый анод для электролиза - Google Patents
Нерасходуемый анод для электролиза Download PDFInfo
- Publication number
- RU2700921C1 RU2700921C1 RU2019103335A RU2019103335A RU2700921C1 RU 2700921 C1 RU2700921 C1 RU 2700921C1 RU 2019103335 A RU2019103335 A RU 2019103335A RU 2019103335 A RU2019103335 A RU 2019103335A RU 2700921 C1 RU2700921 C1 RU 2700921C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anode
- pyrocarbon
- anodes
- electrolysis
- pyrographite
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C5/00—Electrolytic production, recovery or refining of metal powders or porous metal masses
- C25C5/02—Electrolytic production, recovery or refining of metal powders or porous metal masses from solutions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
- C25B11/042—Electrodes formed of a single material
- C25B11/043—Carbon, e.g. diamond or graphene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C7/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells; Servicing or operating of cells
- C25C7/02—Electrodes; Connections thereof
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
Abstract
Изобретение относится к нерасходуемому аноду для электролиза, содержащему углерод. При этом он изготовлен из пироуглерода (пирографита). Изготовленный из пироуглерода (пирографита) анод устойчив даже в нитратных растворах и не загрязняет раствор продуктами своей эрозии. 1 з.п. ф-лы.
Description
Уровень техники
Нерасходуемые аноды активно применяются в электрохимической технологии, в частности, в процессах электросинтеза, экстракции, в производстве порошков. В гидроэлектрометаллургии наибольшее применение находят сульфатные растворы главным образом из-за удовлетворительной стойкости анодов из платинированного титана и свинца, легированного серебром или сурьмой. Менее распространены хлоридные растворы, несмотря на их более высокую электропроводность, позволяющую интенсифицировать процесс. Причина - невысокая стойкость графитовых анодов и загрязнение электролита продуктами эрозии. Применение же нитратных растворов сдерживается отсутствием анодов, стойких в этой среде, и ограничено только рафинированием [1]. Для повышения стойкости графитовых анодов их пропитывают различными материалами. При этом наблюдается загрязнение раствора продуктами пропитки, которые, осаждаясь на фильтровальной диафрагме, забивают ее поры, сокращая срок ее службы [2]. Известна успешная попытка применения пироуглерода в качестве легирующей добавки в графитовый анод для повышения срока службы. Введение в состав графита 5-10% пироуглерода почти вдвое снижало износ анода в хлоридных растворах [3]. Однако до практики дело не дошло: выгода не окупала затраты, и эта плодотворная идея не нашла свое развитие. Качественного скачка свойств тоже не произошло, и нитратная зона растворов сохранила свою неприступность для этого материала. В хлоридных и криолитоглиноземных расплавах, а также в расплавленной смеси хлоридов лития и калия с добавками оксихлоридов урана применяют стеклографитовые электроды [4]. Их широкое распространение сдерживает низкая электропроводность по сравнению с обычным графитом. В ряде хлоридных технологий графит вытесняется так называемыми ОРТАнодами (оксид-рутений-титановые аноды) [5]. Изобретен металоксидный анод, токопроводящая основа которого изготовлена из пироуглерода (!) [6]. Однако применение пироуглерода было ограничено лишь в качестве токопроводящего материала, а роль анода выполнял активный слой из окислов неблагородных металлов. Металоксидные аноды, как известно, требовательны к условиям эксплуатации - не терпят смены полярности, коротких замыканий и даже временных остановок процесса, и их применение затруднено необходимостью защиты от коротких замыканий и неравномерного распределения тока по секциям [2]. Так что доля графита, как анодного материала в большой электрохимии пока еще весьма заметная, как и масштаб усилий по улучшению его потребительских свойств. В частности, предлагалось легировать графит кремнием по порошковой технологии смешивания - прессования - спекания [7], (прототип). Этот анод применялся для электроактивации питьевой воды и решал поставленную задачу улучшения качества электролитической обработки питьевой воды разного состава и насыщения ее ионами кремния. По сути, материал прототипа является частным случаем силицированного графита, выпускаемого нашей промышленностью. Пирографит же после первых робких попыток применения лишь для улучшения анодной стойкости традиционных электродных материалов так и не был предложен до настоящего времени к применению в главной роли - в качестве собственно, анода в электрохимических технологиях. Образно говоря, от подмастерья - к мастеру высшего разряда.
Постановка и решение задачи.
Технической задачей изобретения является повышение эксплуатационных качеств углеродсодержащего анода для электролиза за счет снижения степени его разрушения и уменьшения загрязнения электролита.
В ходе разработки анода, стойкого в агрессивных средах, автором был испытан в качестве анодов ряд углеродсодержащих материалов, включая волокнистые, газоплотные: графит марки МПГ (мелкозернистый плотный графит), стеклоуглерод и пироуглерод (пирографит), а также промышленные образцы силицированного графита. В качестве среды использовался наиболее агрессивный к анодам нитратный электролит, состоящий из водного раствора нитрата серебра (10%) и азотной кислоты (1%). Общим недостатком всех взятых на испытание материалов, кроме пироуглерода (пирографита [8]), являлось то, что в процессе электролиза происходило разрушение на молекулярном уровне анодов, изготовленных из этих материалов. Продукты разрушения не задерживались фильтрующей диафрагмой и загрязняли собой электролит, снижая чистоту и качество продукта электролиза.
Нерасходуемый анод, выполненный из пироуглерода (пирографита) решил поставленную задачу.
Производственные испытания и практическое использование анода.
Для изготовления опытных анодов автор использовал образцы пироуглерода (пирографита), полученные в НИИГрафит. Испытания анодов из пироуглерода проводились в нитратном электролите в комбинации с расходуемым анодом из серебра чистоты 99,99% в условиях процесса электролитического получения серебряного порошка марки ПСр1 для производства электрических контактов. Оба анода подключались к положительному полюсу источника питания электролизера. Ток на нерасходуемый анод был в 10÷15 раз меньше, чем на расходуемый анод. Плотность тока на нерасходуемый анод поддерживалась на уровне 10 А/дм2 в течение нескольких суток. Электролит оставался прозрачным и чистым. Производственные испытания контактов, изготовленных из опытного порошка ПСр1, полученного с применением нерасходуемого анода из пироуглерода (пирографита), подтвердили высокое качество порошка.
Нерасходуемые аноды, выполненные из пироуглерода марки УПА-3 (углерод пиролитический армированный) производства Новочеркасского электродного завода, были приняты в эксплуатацию в 2003 году и по настоящее время успешно служат на электролизном участке цеха изготовления серебряных порошков одного из ведущих предприятий РФ по производству электрических контактов. Эрозия анода (0,12÷0,15% от массы осажденного серебра) имеет в основном, электромеханический характер вследствие того, что 'межчешуйчатые' связи материала отгорают под действием тока и воздействия анионов (ОН- и NO3 -)*, вызывая осыпание чешуек, которые задерживаются анодной фильтрующей перегородкой, не загрязняя раствор. * - версия автора.
Промышленная применимость анода.
Многолетний положительный опыт применения нерасходуемых анодов из пироуглерода (пирографита) в нитратном электролите, являющемся наиболее агрессивным, подтвердивший их исключительную стойкость, позволяет рекомендовать такие аноды к применению в тех электрохимических технологиях, где это экономически целесообразно. Материал не дешев, но может конкурировать по цене-качеству с металлами платиновой группы, а по неприхотливости к условиям эксплуатации - с многослойными металл-оксидными композициями. Кроме того, с применением таких анодов расширяются возможности развития электролиза в нитратных средах. А рост производства пироуглерода понизит его стоимость, стимулируя его распространение в большой электрохимии.
Литература.
1. Прикладная электрохимия. Учеб. для вузов./ Под ред. А.П. Томилова, М, «Химия», 1984 г.
2. Л.М. Якименко. Электродные материалы в прикладной электрохимии. М. «Химия», 1977 г.
3. Материал для изготовления анода, применяемого в хлорном электролизе, Е.М. Остроумов, Л.К. Костерина, Ф.И. Мулина, Г.М. Волков и В.Я. Царев, АС СССР, №511387, опубликовано 26.06.1977 г.
4. Стеклоуглерод. Получение, свойства, применение. В.Д. Чеканова и А.С. Фиалков. Успехи химии, АН СССР, вып. 5 - 1971 г. том XL, стр. 803.
5. Аноды ОРТА, www/rutteh.ru., 2018 г.
6. Малоизнашиваемый анод, Н.И. Кавардаков, Ю.Д. Храмцов и В.И. Кичигин, АС СССР, SU 1668480 А1, опубликовано 07.08.1991 г.
7. Материал для изготовления электродов электролизера. Патент RU №2282679. Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.05.13.
Авторы: Куртов В.Д. (UA); Косинов Б.В. (UA); Панин Н.М. (RU).
8. Пирографит. Получение, структура, свойства. А.С. Фиалков, А.И. Бавер, Н.М. Сидоров, М.И. Чайкун и С.М. Рабинович. Успехи химии, АН СССР, вып.1 - 1965 г. том XXXIV, стр. 132.
Claims (2)
1. Нерасходуемый анод для электролиза, содержащий углерод, отличающийся тем, что он изготовлен из пироуглерода (пирографита).
2. Нерасходуемый анод для электролиза по п. 1, отличающийся тем, что пироуглерод имеет марку УПА-3.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019103335A RU2700921C1 (ru) | 2019-02-06 | 2019-02-06 | Нерасходуемый анод для электролиза |
| CN201980090601.7A CN113366154A (zh) | 2019-02-06 | 2019-12-12 | 用于电解的非消耗性阳极 |
| US17/423,097 US20220127733A1 (en) | 2019-02-06 | 2019-12-12 | Non-consumable anode for electrolysis |
| PCT/RU2019/000937 WO2020162786A1 (ru) | 2019-02-06 | 2019-12-12 | Нерасходуемый анод для электролиза |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019103335A RU2700921C1 (ru) | 2019-02-06 | 2019-02-06 | Нерасходуемый анод для электролиза |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2700921C1 true RU2700921C1 (ru) | 2019-09-24 |
Family
ID=68063426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019103335A RU2700921C1 (ru) | 2019-02-06 | 2019-02-06 | Нерасходуемый анод для электролиза |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220127733A1 (ru) |
| CN (1) | CN113366154A (ru) |
| RU (1) | RU2700921C1 (ru) |
| WO (1) | WO2020162786A1 (ru) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1668480A1 (ru) * | 1988-02-29 | 1991-08-07 | Пермский государственный университет им.А.М.Горького | Малоизнашиваемый анод |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB991581A (en) * | 1962-03-21 | 1965-05-12 | High Temperature Materials Inc | Expanded pyrolytic graphite and process for producing the same |
| SU511387A1 (ru) | 1974-03-20 | 1976-04-25 | Предприятие П/Я М-5409 | Материал дл изготовлени анода, примен емого в хлорном элестролизе |
| JPS6024390B2 (ja) * | 1980-10-24 | 1985-06-12 | シャープ株式会社 | 冷蔵庫等の扉開閉装置 |
| SU1121327A1 (ru) | 1982-11-24 | 1984-10-30 | Предприятие П/Я М-5409 | Анод дл гальванических процессов |
| EP0508689B1 (en) * | 1991-04-05 | 2000-01-26 | Sharp Kabushiki Kaisha | Secondary battery |
| JP3282189B2 (ja) * | 1991-07-31 | 2002-05-13 | ソニー株式会社 | 非水電解液二次電池 |
| RU2118995C1 (ru) | 1996-07-01 | 1998-09-20 | Ангарский электролизный химический комбинат | Анод фторного среднетемпературного электролизера |
| US20030003348A1 (en) * | 2002-07-17 | 2003-01-02 | Hanket Gregory M. | Fuel cell |
| US20060021880A1 (en) * | 2004-06-22 | 2006-02-02 | Sandoval Scot P | Method and apparatus for electrowinning copper using the ferrous/ferric anode reaction and a flow-through anode |
| RU2282679C1 (ru) | 2005-05-13 | 2006-08-27 | Вениамин Дмитриевич Куртов | Материал для изготовления электродов электролизера |
| US9133554B2 (en) | 2006-02-08 | 2015-09-15 | Dynamic Food Ingredients Corporation | Methods for the electrolytic production of erythritol |
| US20070295609A1 (en) * | 2006-06-23 | 2007-12-27 | Korea Atomic Energy Research Institute | Method for preparing tantalum or niobium powders used for manufacturing capacitors |
| CN100590229C (zh) * | 2007-10-17 | 2010-02-17 | 中南大学 | 制氟碳阳极化学气相沉积热解碳抗极化涂层制备方法 |
| RU2471890C1 (ru) * | 2011-10-19 | 2013-01-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук (ИФХЭ РАН) | Электрокаталитический способ синтеза углеводородов и спиртов на основе растительного сырья |
-
2019
- 2019-02-06 RU RU2019103335A patent/RU2700921C1/ru active
- 2019-12-12 US US17/423,097 patent/US20220127733A1/en not_active Abandoned
- 2019-12-12 WO PCT/RU2019/000937 patent/WO2020162786A1/ru active Application Filing
- 2019-12-12 CN CN201980090601.7A patent/CN113366154A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1668480A1 (ru) * | 1988-02-29 | 1991-08-07 | Пермский государственный университет им.А.М.Горького | Малоизнашиваемый анод |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| https://doncarb.com/articles/katod-grafitovyy/, 26.03.2017. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20220127733A1 (en) | 2022-04-28 |
| CN113366154A (zh) | 2021-09-07 |
| WO2020162786A1 (ru) | 2020-08-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Electrodeposited lead dioxide coatings | |
| US3291714A (en) | Electrodes | |
| WO2013038927A1 (ja) | 塩素発生用陽極 | |
| SU1530102A3 (ru) | Катод дл электрохимических процессов | |
| US3278404A (en) | Method and apparatus for cathodic protection | |
| NO783981L (no) | Elektrode. | |
| RU2326991C2 (ru) | Электрод для выделения газа и способ его изготовления | |
| DE1571721B2 (de) | Elektrode zur verwendung in elektrolytischen prozessen | |
| KR101390588B1 (ko) | 수소 발생용 활성 음극 | |
| Luo et al. | The electrochemical performance and reaction mechanism of coated titanium anodes for manganese electrowinning | |
| US9556534B2 (en) | Anode for electroplating and method for electroplating using anode | |
| US3350294A (en) | Electrodes | |
| US3650925A (en) | Recovery of metals from solution | |
| JP2004238697A (ja) | 酸素発生用電極 | |
| Sáez et al. | Lead dioxide film sonoelectrodeposition in acidic media: Preparation and performance of stable practical anodes | |
| JPS63213698A (ja) | 高電流密度亜鉛めっきプロセスのための永久陽極 | |
| Rezaei et al. | A new Co-doped PbO2 anode for copper electrowinning: Electrochemical and morphological characterization | |
| RU2700921C1 (ru) | Нерасходуемый анод для электролиза | |
| Cortés-Contreras et al. | Simultaneous cathodic and anodic electrodeposition of metal ions from e-waste | |
| CN1033657A (zh) | 电解工业用的改性二氧化铅阳极 | |
| JP4323297B2 (ja) | 電解銅粉の製造方法 | |
| Nadebaum et al. | A novel electrochemical cell employing a rotating bipolar electrode | |
| US3677917A (en) | Electrode coatings | |
| RU2487199C2 (ru) | Способ электролитического получения свинца | |
| RU2720189C1 (ru) | Способ получения мелкодисперсного порошка серебра в нитратном электролите |