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电解槽主体结构
发布时间:2021-04-01 浏览:2130次

  电解槽电极阳极阳极和阴极的作用不同,对材质要求也各异。分可溶性和不可溶性两类。在精炼铜用的电解槽中,阳极材料为可溶性的待精炼的粗铜。它在电解过程中溶入溶液,以补充在阴极上从溶液中析出的铜。在电解水溶液(如食盐水溶液)用的电解槽中,阳极为不溶性的,它们在电解过程基本不发生变化,但对在电极表面上所进行的阳极反应常具有催化作用。在化学工业中,大多采用不溶性阳极。


  阳极材料除需满足一般电极材料的基本需求(如导电性、催化活性强度、加工、来源、价格)外,还需能在强阳极极化和较高温度的阳极液中不溶解、不钝化,具有很高的稳定性。长期以来,石墨是使用广泛的阳极材料。但石墨多孔,机械强度差,且容易氧化成二氧化碳,在电解过程中不断地被腐蚀剥落,使电极间距逐渐增大,槽电压升高。用于电解食盐水溶液时,石墨电极上的析氯过电位也较高。60年代H.比尔提出的在钛基上涂覆氧化钌、氧化钛而形成的金属氧化物电极是阳极材料的一个重大革新。二氧化钌对某些阳极反应如析氯、析氧具有很好的催化活性,能在高电流密度下工作而槽电压比较低。


  突出特点是具有很好的化学稳定性,工作寿命比石墨阳极长得多。例如在氯碱生产用的隔膜电解槽中,其寿命可达10年以上。由于它不易腐蚀,尺寸稳定,被称为形稳性阳极。为适应不同要求和用途,可在涂层中添加其他组分,如加入锡、铱可提高氧的过电位,改善阳极的选择性,又如加入铂可提高电极的稳定性等。


  目前,贵金属涂层的金属阳极在化学工业中已得到普遍推广。在熔融盐电解槽中,因电解温度比水溶液电解槽中高得多,对阳极材料要求更严,电解熔融氢氧化钠,一般可用钢铁、镍及其合金。电解熔融氯化物,只能用石墨。阴极以金属或合金作为阴极时,由于在比较负的电位下工作,往往可以起到阴极保护作用,腐蚀性小,所以阴极材料比较容易选择。在水溶液电解槽中,阴极一般产生析氢反应,过电位较高。因此阴极材料的主要改进方向是降低析氢过电位。除用硫酸作为电解液时必须采用铅或石墨作阴极外,低碳钢是常用的阴极材料。为降低电耗,目前采用各种方法制备高比表面积,并具有催化活性的阴极,如多孔镍镀层阴极。为了提高产品质量,也可采用特殊的阴极材料,如在水银法电解食盐水溶液制取烧碱的汞阴极中,利用汞析氢过电位高的特点,使钠离子放电,生成钠汞齐,然后在专用的设备中,用水分解钠汞齐制取高纯度、高浓度碱液。


  另外,为了节约电能也可采用耗氧阴极,使氧在阴极还原,以代替析氢反应,按理论计算可降低电解槽电压1.23V。


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