Нерозчинний анод
Номер патенту:23079
Формула / Реферат
Нерозчинний анод, що складається з пористого титану, нанесеного на нього електропровідного шару і струмопідведення, що прикріплюється до верхньої частини анода, який відрізняється тим, що між пористим титаном і струмопідведенням додатково розміщена ділянка монолітного титану, причому висота ділянки монолітного титану2 від висоти анода, а висота ділянки, що виступає над рівнем електроліту, становить 028-032 від висоти анода.
Винахід відноситься до галузі електрохімічних виробництв і може бути використане в процесах, що вимагають застосування нерозчинних анодів, наприклад, при хромуванні, при електролізі розчинів сірчаної кислоти або хлоридів, в процесах електрохімічного синтезу та електрохімічної регенерації відпрацьованих електролітів Відомий нерозчинний покритого електропровідним шаром, наприклад, діоксидом марганцю. Однак шар, діоксид марганцю має недостатню адгезію до основи, що призводить до руйнування цього шару і передчасного зносу анода [1]. Відомий також нерозчинний анод із профільованої або перфорованої основи з нанесеним електропровідним шаром діоксиду свинцю [2]. Шар має гарне зчеплення із основою. Однак у процесі роботи швидко виникає перехідний опір між титановою основою та електропровідним полем, що виводить анод з ладу. Для запобігання цьому на поверхню анода доводиться наносити тонкий шар платини або металів платинової групи, що вимагає витрати дорогоцінних металів. Найбільш близьким за технічною сутністю є нерозчинний анод (фіг.1), що складається з пористого титану 1, нанесеного на ньогоелектропровідного шару 2 та струмопідведення 3, розташованого у верхній частині анода [3]. Такий анод має високу адгезію електропровідного шару з основою і не вимагає застосування дорогоцінних металів. При експлуатації анода на початку електролізу анодний процес протікає нормально. Однак через деякий час, у місці контакту пористого титану з струмопідведенням 4 починається іскріння, яке поступово посилюється. Одночасно з іскрінням спостерігається значне розігрів як струмопідводу, так і самого анода. Це викликає осипання електропровідного шару окремих ділянках анода, пасивацію основи цих ділянках і підвищення напруги на электролизер. Зазначені явища викликані підйомом електроліту по пористому тілу анода до місця контакту з струмопідведенням внаслідок капілярних явищ [4] В результаті підйому електроліту різко підвищується опір у місці контакту, що викликає іскріння і розігрів як струмопідведення, так і всього анода. Оскільки коефіцієнти лінійного розширення у пористої основи та електропровідного шару неоднакові, розігрів призводить до осипання останнього. На ділянках основи, що оголилися, титан пасивується, напруга на електролізері зростає, анод втрачає працездатність (див. табл.1). В основу винаходу поставлена задача усунення іскріння в місці контакту пористого титану 5, причому висота ділянки монолітного титану становить 0 22 від висоти анода, а висота ділянки, що виступає над рівнем електроліту 6 становить 028-032 від висоти анода. Додаткове розміщення ділянки монолітного титану між пористим титаном і струмопідведенням перешкоджає здійсненню капілярних явищ, внаслідок чогопідйом електроліту до струмопідведення виключається, тим самим усуваються причини підвищення електричного опору в місці контакту анода з струмопідведенням 4. Завдяки цьому відсутній іскріння, а також, викликане розігрівом анода осипання електропровідного шару. Через війну працездатність анода підвищується (див. табл.1.2). Зазначена висота ділянки монолітного титану і висота ділянки виступає над рівнем електроліту є оптимальними (див.табл.1.2, приклади 1,4). При значенні висоти ділянки монолітного титану нижче за нижню межу потрапляння електроліту до місця контакту з струмопідведенням повністю не усувається, і пов'язані з цим негативні явища зберігаються (див. табл. 2, приклад 2). Підвищувати верхню межу висоти ділянки монолітного титану недоцільно так, як подальшого поліпшення порівнюваних параметрів немає (див. табл.2, приклад 3), а витрата монолітного титану зростає. При висоті ділянки, що виступає над рівнем електроліту менше, ніж 0,28 від висоти анода, можливе попадання електроліту на монолітний титан, тому що він не захищений електропровідним шаром, то ділянка монолітного титану пасивується і напруга на електролізері зростає (див. табл.2 , Приклад 5). При висоті ділянки, що виступає над рівнем електроліту, що дорівнює 0,28-0,31 від висоти анода, влучення електроліту на ділянку монолітного титану виключається, пасивації останнього не відбувається (див. табл.2, приклади 1, 4). Збільшувати висоти виступаючої ділянки вище за верхню межу недоцільно, оскільки поліпшення порівнюваних параметрів не відбувається (див. табл.2, приклад 6). Відомо використання монолітного титану як електродного матеріалу, наприклад, як катод при електровідновленні деяких органічних кислот [2]. Невідомо використання монолітного титану якдодаткової ділянки, розміщеної між пористим титаном і струмопідведенням, з висотою ділянки монолітного титану, що дорівнює 0,2-0,22 від висоти анода, і висотою ділянки, що виступає над рівнем електроліту, що дорівнює 0,28-0,32 від висоти анода. Неочевидна властивість додаткового введення ділянки монолітного титану, розміщеного між пористим титаном і струмопідведенням запобігати іскрінню та підвищувати працездатність анода встановлена нами вперше в процесі експериментальних перевірок. Пропонований нерозчинний аностатичному стані включає (фіг.3): пластину пористого титану 1 з електропровідним полем 2, до якої приварюється пластина монолітного титану 5, висота якої становить 0,2-0,22 від загальної висоти анода. У верхній частині пластини монолітного титану 5 розташоване місце контакту 4 анода з струмопідведенням (3). При роботі анода його занурюють електроліт (фіг.2) таким чином, щоб висота ділянки, що виступає над рівнем електроліту 6 становила 0,28-0,32 від загальної висоти анода. Загальна висота анода вибирається у кожному окремому випадку, виходячи з розмірів електролізера та об'єму електроліту. Зіставлення анода-прототипу (фіг.1) і пропонованого анода (фіг.2, 3) і їх властивостей наведено в табл.1. Приклади здійснення пропонованого анода наведено у табл.2. Як видно з табл.1 і 2, пропонований анод порівняно з анодом-прототипом характеризується відсутнім іскрінням в місці контакту з струмопідведенням, відсутністю обсипання електропровідного шару, меншим зростанням напруги при електролізері і більшою працездатністю. 3,3-3,5 рази (див. табл.1). Усунення іскріння створює умови безпечної роботи обслуговуючого персоналу. Застосовувані виготовлення запропонованого анода матеріалиє промислово випускаються та не дефіцитними
Додаткова інформація
An insoluble anode
Orekhova Victoria Vasylivna, Bairachnyi Borys Ivanovych, Mozhova Alina Hryhorivna
Назва патенту російською
Орєхова Вікторія Василівна, Байраковий Борис Іванович, Мозгова Аліна Григорівна