Графитовый анод для электролиза растворов галогенидов щелочных металлов

ОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК А 104957 р С 25 В 11/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕЛЬСТВУ АвГОРСКОМУ С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(21) 3386266/23-26 (22) 29,01,82 (46) 23,10,83, Бкд, Ию 39 (72) В,В,Романовский (71) Институт ядерной энергетики АН Белорусской ССР (53) 661,317,729 (088,8) (56) 1, Якименко Л.М. Электродные материалы в прикладной электрохимии. М., "Химия", 1977, с. 54-66, 264,2, Якименко Л.М. Злектролизерыс твердым катодом, М., "Химия", 1966, с, 136,3, Якименко Л,М, Получение водорода, кислорода, хлора и щелочей, М"Химияф, 1981, с. 109-1374. Якименко Л.М., Модылевская И.ДТкачек З,А, Электрализ воды, М"Химия, 1970, с, 126-189,5, Асташко В.И, и др. Коррозионная стойкость материалов при электролизе щелочных растворов йодида Калия.- Вестник АН БССР, сер, фЭН, 1981, % 3, с. 22-25,(54)(57) ГРАфИТОВЫ Й АНОД ДЛЯЭЛЕКТРОЛИЗА РАСТВОРОВ РАЛОТЕНИДОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ, включающий рабочий элемент и токоподвод,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью снижения напряжения электролизаи повышения выхода по току, рабочийэлемент выполнен в виде дисковой гребенки, концам которой по ее оси приданаконическая форма, Изобретение относится к эдектрохимической промышленности и может бытьиспользовано в эдвктролиэерах для эдектролиза растворов галогенидов шедочныхметаллов, в частности в эд.ктрохимичес - 5ких производствах водорода, кислорода,хлора и щелочей а также может найтиприменение в производстве водорода икислорода в термоэлектрохимических,комбинированных циклах разложения воды, 1 Онапример в эдектролиэерах для электролиза щелочных растворов йодида калия сполучением йодата калия и водорода.Известны графитовые вертикальнораспопоженные аноды простых геометрических форм, выполненные в виде прямоугольных плит .иди стержней круглогоили прямоугольного сечения, с верхнимтокоподводом к плите при помощи одногографи тового токоподводяшего стержня, 2 Ов которых ддя осушествдения контактамежду токовоподводяшим стержнем и пли-той применяются различные приемы, такие как резьба, соединение на конус,запрессовка и другие 1 .25Недостатком этих анодов являетсянеобходимость уменьшения размеров анодной плиты, уменьшая тем самым, рабочуюповерхность электрода, чтобы прудепредить возможность значительных потерь ЗОнапряжения в теде графитового анода,Кроме того, неравномерность распределения плотности тока по высоте электрода ведет к неравномерному изнашиванию графитового анода по высоте электро-З 5лизера, влияющему на продолжительностьтура работы электрода,При верхнем токоподводе верхнийконец анода обычно проходит через крышку эдектродиэера и служит для присоеди- Онения к нему токоподводящей шине, приэтом значительная часть электрода поего длине не используется и при ремонтеэдектродизера выбрасывается, Чтобы снизить эти потери, приходится уменьшать 45высоту газового пространства элетродизера, а также уплотнять большое числомест прохода эдектродов через крышку,Известен также графитовый анод ддя электролиза растворов галогенидов щелочных металлов, включающий рабочий элемент и токоподвод 2 ,Недостатками известного графитового анода являются высокое напряжениеэлектролиза и значительные потери поду чающихся на аноде продуктов всдедствие неравномерного распределения плотности тока по поверхности анода. Пвдь изобретения - снижение напряжения электролиза и повышение выхода потоку,Поставленная цель достигается тем,что у графитового анода для электролизарастворов галогенидов щелочных металлов,включающего рабочий элемент и токоподвод, рабочий элемент выполнен в видедисковой гребенки, концам которой по ееоси придана коническая форма.Предлагаемая конструкция снижаетпотери напряжения в месте контакта между токоподводящими стержнями и непосредственно электродом, уменьшает потери напряжения в теле графитового анода эа счет применения боковых токоподводов, а при использовании ее в аппарате под давлением вследвствие снижениястепени газонаполнения в межэлектродном пространстве в целом обеспечиваетболее равномерное распределение плотности тока по высоте анода, что снижаетрабочее напряжение на ячейке электродизера, повышает выход по току и увеличивает продолжительность тура работы анода,На чертеже изображен предлагаемыйграфитовый анод, продольный разрез.Графитовый анод содержит анод 1 токоподводы 2 и токоподводящие шины 3.Токоподводы 2 являются концевыми осевыми продолжениями анода 1, к которымподсоединены токоподводящие шины 3посредством впайки металлического стержня и подсоединения гибкого проводникана конусной клемме. Возможны и иныеварианты подвода тока к токоподводу:впайка гибкого проводника в графитовыйстержень, резьбовой контакт металлического стержня и графита, подсоединениягибкого проводника хомутом и другие,При этом для улучшения контактаиспользуются металлизация поверхностиконтакта графитового анода, лужениеметаллических вставок и заливка местконтакта сплавами свинца и висмута,запрессовка металлических стержнейв графите электропроводной массой изметаллического порошка с полимернымисвязующими или пластичным графитом,Причем, для устранения попадания анолита в места контакта металлических проводников с графитом обеспечиваетсяполная непроницаемость графитовых токоподводов анодитом что достигается припомощи пропитки концевых осевых частейанода различными связующими материалами с последующей термообработкой и другими способами,1049574 3Проведение пропитки токоподводов и придание им конической формы одновременно обеспечивает уплотнение мест прохода графитового анода через боковые стенки мектропизера. 5В настоящее время в опытно-лабораторных установках при электролизе растворов галогенидов щелочных металлов например, при эпектропиэе щелочных растворов йодида калия с попучением йодата, 1 О капия и водорода, применяются электропизеры фильтр-прессного типа (фРЭф,СЗУ) с биполярным включением электродов беэ диафрагмы, чго вызвано отсутствием необходимости разделения катодного и анод ного пространства так как газообразным продуктом электропиэа является пишь водород. Бипопярные электроды включают сплошной основной пист электрода (слущаший одновременно перегородкой между 20 соседними ячейками), к которому на анкерах при помощи электрозаклепок или иным способом крепятся выносной окисный рутениевотитановый анод (ОРТА) и никелевый катодный лист с перфорацией 25 С 33 и Г 4 3. 4Однако в щелочных средах при электрохимическом процессе окисления йодида калия ОРТА обладает низкой коррозионцой стойкостью и единственно коррозионностойким, относительно недорогостоящим материалом для применения в качестве анода явпяется графит Г 5 .Таким образом, графитовый анод с токоподводами предлагаемой геометрической формы позволяет увеличить удельную объемную энергонапряженность ячейки электропизера повысив производитепьность аппарата на единицу объема, понизив тем самым массогабаритные параметры электролизера определенной производительности; применить анод в аппаратах под давлением; уменьшить потери напряжения при контакте гокоподводов с анодом на несколько десятков . милливатьт в зависимости ог величины переходного сопротивления нагрузки; повысить выход по току и снизить напряжение на ячейке электролиэера эа счет божее равномерного распределения плотности гока по высоте анода, а также увеличить проаеиквюельиость гура работы анода.Редактор Г,Ееэвершенко Техред Ж.Кастелевич Корректор Л,ПатейЗаказ 8366/29 Тираж 643 ПодписноеВНИИПИ Государс венного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва ЖРуашская набд, 4/5филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4