SU1126210A3 - Бипол рный электрод дл электрохимических процессов - Google Patents

Abstract

ВИПОЛЯРШЛЙ ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, имеющий вертикальный основной лист, заключённый в пр моугольную раму, выносной сетчатый анод, выполненный из вентильного металла с нанесенным на него непассивирующимс  покрытием, и выносной сетчатый катод, выполненный из коррозионностойкого материала , установленные параллельно основному листу и соединенные электрически , и проставки, размещенные; между основным листом и выносными анодом и катодом по всейих ширине, при этом проставки и основной лист со стороны анода выполнены из вентильного металла, а со стороныкатода - из стали, отличающийс  тем, что, с целью сни-жени  энергозатрат, проставки выполнены в виде перегородок, проход щих по большей части высоты основного листа и наклоненных поочередно в . ту или иную сторону относительно плоскости, перпендикул рной плоскости электродов, с образованием вер (/ тикальных каналов, при этом отношение площади электрода, заключенной между двум  перегородками, ограничивающими канал, к.площади поперечного сечени  этого канала отличаетс  от аналогичного отношени  в смежном с ним канале в 1,5-8 раз.

Description

Изобретение относитс  к техноло гии электрохимических производств, в частности к конструктивным элемен там электролизеров фильтрпрессного типа, используемых, например, дл  пол чени  хрома и щелочи путем электролиз хлоридов щелочных металлов, а также дл  других электролитических процес сов, где имеет место вьщеление газов. Известен бипол рный электрод, включающий основной лист, заключенный в пр моугольную рану, и выносны перфорированные анод и катод, установленные параллельно основному лис ту и соединенные электрически,, при этом на выносной анод и основной лист со стороны анода нанесено непа сивирующеес  покрытие lj . Недостатком такого электрода  вл етс  повышенный расход электроэнергии при его эксплуатации в св з с высокой степенью газонаполнени  электролита, обусловленной незначительной внутренней циркул цией электролита в каждом из электродных пространств. Известен также бипол рный электр состо щий из основного листа и выносных сетчатых электродов, расположенных на некотором рассто нии от основного листа и Параллельно ему и соединенных электрически. Выносной сетчатый анод и основной лист со стороны анода выполнены из вентильного металла с нанесенньцч на него непассивирующим покрытием, катод и сторона основного листа, обра щенна  к катоду, - из коррозионностойкого материала. Между основным листом и электродами по всей их ширине установлены металлические перегородки 2j . Энергозатраты при работе известного электрода достаточно высоки, так как перегородки между основным листом и электродами лишь в небольшой степени улучшают циркул цию электролита, снижа  его газонаполне Целью изобретени   вл етс  снижение энергозатрат при эксплуатации электрода за счет улучшени  циркул ции электролита. Указанна  цель достигаетс  тем, что в бипол рном электроде дл  электрохимических процессов, имеющем вертикальный основной лист, заключенный в пр моугольную раму, выносной сетчатый анод, выполненный из вентильного металла с нанесенным на него непассивирующимс  покрытием, и выносной сетчатый катод, выполненный из коррозионностойкого материала , установленные параллельно основному листу и соединенные электрически , и проставки, размещенные между основным листом и выносными анодом и катодом по всей их ширине, при этом проставки и основной лист со стороны анода выполнены из вентильного металла, а со Стороны катода - из стали, проставки выполнены в виде перегородок, проход щих по большей части высоты основного листа и наклоненных поочередно в ту или иную сторону относительно плоскости , перпендикул рной плоскости электродов,с образованием вертикальных каналов, при это отношение площади электрода, заключенной между двум  перегородками, ограничивающими канал, к площади .поперечного сечени  этого канала отличаетс  от аналогичного отношени  в смежном с ним канале в 1,5-8 раз. Сущность изобретени  заключаетс  в том, что перегородки, проход щие почти по всей высоте электродного пространства и имеющие ширину, равную толщине электродного пространства , наклоненные поочередно в ту или иную сторону относительно вертикальной плоскости, перпендикул рной плоскости электродов, раздел ют все электродное пространство на р д вертикальных каналов и, благодар  тому, что отношение площади электрода , заключенной между перегородками, ограничивающими канал, к площади поперечного сечени  этого канала, отличаетс  от такого же отношени  в смежном канале, в электролите образуютс  многочисленные рециркул ционные течени , эффективно перемешивающие всю массу электролита в электродном пространстве. В зависимости от площади электрода , заключенной между двум  перегородками , газонаполнение: электролита в двух смежных каналах различно, что обуславливает возникновение разнонаправленных течений, захватываювдих всю массу электролита. Высока  скорость циркул ции обеспечивает однородный состав электролита по всей поверхности электрода и, следовательно, оптимальные услови  его работы, что особенно важно при р аботе с высокими плотност ми тока. Использование в процессе всей площади электрода в оптимальном реж ме позвол ет повысить выход продукта по току, исклк чить нежелательные реакции, вызванные кон центрационными градиентами в электролите и. в конечном счете, снизить энергозатраты в процессе электролиза , На фиг. 1 показаны два бипол рные электроды с установленной между НИ14И диафрагмой, вид сверху} на фиг. 2 - фрагментбипол рного электр да J на фиг. 3 - бипол рный электрод в соответствии с другим вариантом осуществлени  изобретени , вид сверху; на фиг. 4 и 5 - бипол рный электрод , вид с анодной стороны. Бипол рный электрод состоит из основного листа 1, выполненного биметаллическим , например из толстого листа стали 1q иди другого катодного материала толщиной примерно 7-15 мм, и тонкого листа tb титана или другого вентильного металла толщиной 1-2,5 мм. Пр моугольна  рама 2 сварена из стального проката толщиной 15-30. мм. Поверхность рамы с стороны анодного пространства покрыта тонким листом 2Ъ титана или другого вентильного металла, герметично приваренного к листу 1Ь основного листа. К титановому листу 1Ь приварены трапецеидальные желоба 3 из листа титана толщиной 1,5-3 мм. Желоба про ход т вертикально почти по всей высоте анодного пространства и заканчиваютс  на рассто нии не менее 3 см от внутренней поверхности Желоба равномерно, с некоторьм проме жутком между ними, размещены по всей щирине анодного пространства.. Анод 4 представл ет собой сетку или пористый лист титана или другого вентильного металла, покрытого слоем непассивирукнцегос  материала, в качестве которых могут быть использованы окислы металлов плати.новой группы или окислы неблагородных металлов, например пеоовскиты, шпинели и др,. 9 зависимости от толщины анодного пространства А наклон боковых стено 3 .а и ЗЪ желобов 3 и рассто ние В между желобами таковы, что отношение участка поверхности анода С , заключенного между кра ми стенок. За и ЗЬ желоба, к площади попе- . речного сечени  желоба отличаетс  от отношени  участка поверхности анода Р , заключенного между стенками За и ЗЬ , к площади поперечного сечени  смежного желоба в 1,5-8 раз. Например, при высоте желоба около 1 м указанные отношени  в .двух cor седних желобах должны отличатьс  . в 3-5 раз. Аналогично анодной стороне бипол рного электрода с катодной . желательно напротив соответству-, юаюх анодных -желобов 3, приварешл трапецеидальные желоба 5 толщиной 1,5-3 мм, выполненные: из стали, никел  или другого материала, стойкого к воздействию щелочи и водорода. Катод 6 представл ет собой сетку или/ пористый лист из стали никел  или . другого коррозионностойкого материала .. При .сборке, электролизера между анодной сеткой бипол рного электрода и катодной сеткой смежного с ним электрода устанавливают диафрагму 7, котора  может предсташ1 ть собой катионообменную мембрану. Усили  сжати  пакета электродо1з в электролизере иногда достаточио дл  ксировани  желобов в электродннх пространствах без приваривани  их к электродам.- . . На фиг. 3 показан вариант выполнени  желобов V -образного сечени . Электрический контакт с сетчаты ш электродами обеспечиваетс  приваркой электродных сеток к вершинам желобов . Така  конструкци  предпочтительна , когда электроды 4 и б должны быть отнесены на некоторое -рассто ние от диафрагмы 7 и приварены к желобам. Каналы могут быть образованы не только установкой определенного вида желобов, но и привариванием гофрированных листов или сеток к поверхности основного листа. На фиг. 4 .и 5 показаны различше варианты выполнени  перегородок, наклоиеИных в ту или. другую сторону относительно плоскости, перпендику рной плоскости электродов, как в поперечном, так и в продольном направлении . И в том и в другом случае газ, заключенный между перегородками, ограничивающими канал, выну зден идти через проходное сечение, отличающеес  от проходного сечени  смеж ного с ним канала, в результате чего плотность пузырьков газа будет различной, что вызовет движение вверх электролита в канале с более высокой плотностью пузырьков газа и одновременно движение вниз электролита в соседнем канале, в резуль тате чего возникают рециркул ционные течени  электролита. Предлагаемый интервал отличи  отношени  площади электрода, заключенной между двум  перегородками, ограничивающими канал, к по перечного сечени  этого канала от аналогичного отношени  с.межного с ним канала в 1,5-8 раз объ сн етс  тем, что при значении йиже 1,5 овье на  газова  фракци  в двух прилегаю щих каналах становитс  практически одинаковой, и исчезает движуща  сил опредеп к ца  1щркул цию электролита а при значении выше 8 циркул ци  электролита настолько велика, что затруднено отделение .газовой фазы, захваченной жидкостью, особенно в нисход щих электролитических потока Бып использован электролизер с использованием предлагаемых бипол р ных электродов, имеющих следукицие геометрические размеры: толщина анодного и катодного пространства составл ла 2 см, высота электрода 100 см, ширина ISO см, вертикальна , прот женность желобов 90 см, соотношение указанных отношений двух смежных каналов составл ло 3:5. В электролизере , включающем два бипол рных электрода , установленных между концевыми монопол рными анодом и катодом и разделенных катионообменной мембраной , проводилс  электролиз хлорида натри  при концентрации 300 г/л, рН 3,5, и плотности тока 2500 А/м. Концентраци  анолита на вьссоде из анодных пространств составл ет 160 г/л, концентраци  католита на выходе из катодных пространств 20Z . Иапр жёние на  чейке было 3,9 В, а||ход по току - 93%. При испытании электролизера, снаб женного бипол ркьми электродами с такшт же геометрическими размерами, но без желобов, обеспечивакицих циркул цию , при тех же параметрах проведени  процесса напр жение на  чейке составило 4,V В, выход по току -88%. Таким образом, использование би пол рных электродов предлагаемой конструкции , по сравнению с известными бипол рными электродами позволит приблизительно на 5-6% снизить затра:ты Электроэнергии.

Фиг.2

Зле

2Ь

фиг.

Claims (1)

1. БИПОЛЯРНЫЙ ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, имеющий вертикальный основной лист, заключённый в прямоугольную раму, выносной сетчатый анод, выполненный из вентильного металла с нанесенным на него непассивирующимся покрытием, и выносной сетчатый катод, выполненный из коррозионностойкого материала, установленные параллельно основному листу и соединенные электрически, и проставки, размещенные; между основным листом и выносными анодом и катодом по всей'их ширине, при этом проставки и основной лист со стороны анода выполнены из вентильного металла, а со стороны катода - из стали, отличающийся тем, что, с целью сни-жения энергозатрат, проставки выполнены' в виде перегородок, проходящих по большей части высоты основного листа и наклоненных поочередно в ту или иную сторону относительно плоскости, перпендикулярной плоскости электродов, с образованием вертикальных каналов, при этом отношение площади электрода, заключенной . между двумя перегородками, ограничивающими канал, к,площади поперечного сечения этого канала отличается от аналогичного отношения в смежном с ним канале в 1,5-8 раз.

   5U .1126210

   1126210 2