Катод для электрохимической ячейки

45 50 Изобретение относится к электрохимии. конкретно к катоду для электрохимической ячейки проточного типа, и может бытьиспользовано в различных отраслях промышленности для извлечения металлов израстворов электролитов, например е гидрометаллургии, э также для решения экологических задач - очистки промстокое отметаллов.Известен электрод для электрохимической ячейки проточного типа, включающийрамочный держатель. выполненный из пластины изоляционного материала и текстильной ткани, сделанной из углеродныхволокон, и расположенной ао внутреннемпространстве держателя. Держатель заключен между мембраной и биполярной пластиной таким образом, что электролитическийраствор протекает через текстуру ткани впрямом или обратном направлении,Недостатком укаэанного устройства является низкая рабочая электродная поверхность и в связи с этим невысокая егоэффективность. особенно в случае использования разбавленных растворов.Наиболее близким к предложенномурешению по технической сущности являет.Ся обьемно-пористый прочный катод. выполненный из углеволокнистого материала(УВМ). закрепленного посредством решетчатых зажимов между токопроводящимиперфорированными стенками, контактирующими с токоподводящей планкой, закрепленной а верхней части рамочногодержателя, снабженного отверстием. длявводе раствора.Недостатком известного катода является низкая удельная электродная поверхность катода и отсутствие избирательностиизвлечения различных металлов из рэство.ра электролитов.Целью изобретения является повышение эффективности использования УВМ-катода и обеспечение избирательностиизвлечения различных металлов из раствора электролитов.Это достигается эа счет выполнения катода из нескольких слоев УВМ, отделенныхдруг от друга прокладками иэ токонепроводящего материала, проницаемого для элэк.тролитэ.В качестве токонепроаодящего материала. проницэемого для электролита, можноиспользовать фильтровальную бумагу, асбестовую ткань, асбокартон, полимерныематериалы и др,В качестве УВМ используют углеродный войлок, углеродную ткань, углекомпоэиты и др, Слои УВМ е зависимости отрешаемой задаи могут быть однородные,5 10 15 20 25 30 35 т.е, выполнены из одного и того же УВМ, и могут быть выполнены из различных УВМ, отличающихся электрическими характеристиками. В этом случае можно достигнуть избирательного осаждения отдельных ме. тэллов на различных слоях УВМ,Количество слоев УВМ также определяется решаемой задачей, однако их должно быть не менее двух. В этом случае достигается интенсификзция процесса и повышение производительности катода эа счет обеспечения эффективной работы каждого слоя УВМ и равномерного заполнения всего катода осаждаемым металлом. При указанной конструкции каждый слой УВМ работает в режиме биполярного электрода, При этом увеличивается площадь наиболее интенсивно работающей фронтальной поверхности катода пропорционально числу разделенных слоев УВМ.Анализ известных технических решений в данной области показывает, чтоотсутстаует техническое решение, тождественное предложенному, а сравнительный анализ с прототипом позволил выявить отличия, а именно выполнение, катода многослойным. причем отдельные слои отделены друг от друга прокладками из токонепроводящего материала, проницаемого для электролита,Таким образом заявляемое в качестве изобретения техническое решение соответствует критерию новизны.Анализ технических решений в исследуемой области и смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками заявляемого технического решения, следовательно и о соответствии его критерию изобретательский уровень.На чертеже представлен общий вид катода из трех слоев УВМ(частный случай), где 1, 2. 3 - слои УВМ. 4, 5 - прокладки из токонепроводящего, проницаемого для электролита материала: б, 7 - обечайки; 8 - токоподвод; 9 - фронтальная сетка. Обечайки б, 7, фронтальная сетка 9 и токоподвод 8 обеспечивают фиксацию рабочих элементов катода - слоев УВМ 1, 2, 3 и про. кладок 4, 5 - в виде кассеты, которую помещают в электролизер и соединяют с источником тока,При работе катод в сборе помещают в злектрохимическую ячейку 1 электролизер) таким образом, что фронтальная сетка обращена е сторону анода и отделена от последнего мембраной. Обрабатываемый раствор 1 электролит) пропускают через катод вдоль слоев УВМ 1 - 3 и разделительных г 1 рокладок 4. 5 или едоль оси катода последовательно2004632 Формула изобретения Составитель Ю.ЕфремовТехред М,Моргентал КорректорС.Люсин Редактор Г.Мельник Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента 113035, Москва, Ж, Раушская мэ 64/5экдз 3 оизводственно-издательский комбинат "Патент, г. Ужгород, ул,Гага через слои УВМ и разделительные прокладки в зависимости от конструкции злектролизера,Для испытаний был изготовлен катод из шести слоев углеродной ткани УРАЛТМ 4/22, разделенных прокладками из фильтровэльной бумаги. Катод испытан в процессе извлечения меди из кислого раствора сульфата меди с концентрацией 10 мг/л в злектролизере фильтр-прессного типа при плотности тока 10-50 мА/см . При этом до 2стигнуто более равномерное распределение осаждаемого металла но всему объему катода. чем в случае отсутствия разделительных прокладок или при использовании УВМ толщиной, равной суммарной толщине слоев, а концентрация меди в очищенном растворе при однократном пропускании исходного раствора через злектролизер составила 1 м/л. т.е. степень очистки было около 90.В качестве материала катода кроме упомянутой ткани УРАЛ-ТМ 4/22 были испыта 1. КАТОД ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЯЧЕЙКИ, содержащий не менее двух слоев углеволокнистого материала, отличающийся тем, что он снабжен прокладками из токонепроводящего проницаемого для электролита материала, размещенными между слоями углеволокнистого материала. ны также ткамь ТГНМ и войлок МТИЛОН.различающиеся по физиче".ким свойствам, в первую очередь электропроводмостью, Испытания показали их различнов поведе ние при использовании в качестве материе.ла катода в том числе иэбирательмое действие при осаждении смеси металлов.Моделирование процесса избирательного осаждения металлов на рэзличмых слоях ке. тода показало следующее: при комцентреции меди и никеле в растворе равной 1 ммоль/л и использовании двухслойного катода толщиной 0,2 см с одинаковой электропроводностью слоев, равной 0.005 Си/см, 15 количество осаждеммого микеля соотносится с количеством осаждемной меди квк 0,23.1 в первом слое и 1,25:1 во втором слов.Если второй слой изготовить из УВМ,с влект ропроводностью 0.1 Си/см, то соответствуф щие соотношемия будут равны 0,23:1 и ЗЗ:1,(56) Авторское свидетельство СССРМ 395497, кл. С 25 С 7)00, 1973,252. Катод по и.1, отличающийся тем, чтопрокладки выполнены из фильтровальмойбумаги. или асбеста. или полимерного материала.3. Катод по п,1, отличающийся тем, чтослои выполнены из одного углеволокнистого материала,4. Катод по п.1, отличающийся тем, чтослои выполнены иэ углеволокнистых материалов с разными электрическими характе