Насыпной электрод

СОЮЗ СОВЕТСКИХисиииииииииииииииРЕСПУБЛИК 09) 01) 4(51 С 25 С 02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф "и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ(54) (57) 1. НАСЫПНОЙ ЭЛЕКТРОД, содержащий корпус для заполнения электродным материалом, токоподвод и пористые токонепроводящие мембраны, о т" л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности при восстановлении хлорида серебра, мембраны выполнены с окнами и разделяют корпус на полости, сообщающиеся между собой через окна, при этом смежные окна отделены одно от другого смежными мембранами.2. Электрод по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что мембраны выполнены в виде спирали, закрученной вокруг токоподвода.36 1 11384Изобретение относится к электрохимии, в частности к устройствам дляэлектрохимических процессов полученияметаллов электролизом.Известен электрблизер - ванна Тума,содержащий токоподводящее днище, ис-.пользуемое в качестве насыпного катода 13,Недостатком ванны Тума является точто диснергированный хлорид серебра 1 Овосстанавливается сначала отдельныминитями вытянутыми от днища к аноду,затем восстанавливается верхний слойхлорида серебра. Этот слой восстановленного серебра экранирует от анода 15остальную массу хлорида серебра ирезко снижает допустимую плотностьтока, а значит и производительностьэлектролиэера. Попытка повысить плотность тока приводит к побочному процессу - выделению водорода. В этомслучае средняя величина тока электролиза составляет 15-25% от его максимального значения. Из-за этого установленную мощность выпрямительной уста новки приходится завышать в несколькораэ по сравнению с потребной среднеймощностью.Наиболее близким по технической. ьсущности является насыпной электрод, З 0: содержащий корпус, заполняемый электродным материалом, токоподвод и пористые токонепроводящие мембраны 2 . Известное устройство может быть использовано для восстановления хло- З рида серебра, однако при толщине слоя хлорида серебра 12-15 мм и больше восстановление его происходит нитями от токоподвода в сторону анода, после .чего восстанавливается внешняя, обра-40 щенная к аноду сторона слоя хлорида серебра. Этот слой серебра экранирует оставшийся хлорид серебра, что приводит к резкому снижению максимально допустимого тока электролиза и к затягиванию процесса восстановления во времени в несколько раз. Если же слой хлорида серебра будет иметь малую толщину, то, несмотря на быст-рое восстановление, много времени уйдет на частую перезарядку электрода, что резко снизит производительность процесса восстановления.Целью изобретения является повышение производительности при восста- Я новлении хлорида серебра.Указанная цель достигается тем, что в насыпном электроде, содержащем корпус для заполнения электродным материалом, токоподвод и пористые токонепроводящие мембраны, мембраны выполнены с окнами и разделяют корпусна полости, сообщающиеся между собойчерез окна, при этом смежные окнаотделены одно от другого смежными мембранами.Мембраны могут быть выполнены ввиде спирали, закрученной вокругтокопддвода.На фиг. 1 схематически изображенаконструкция электролизера с насыпнымэлектродом в горизонтальном исполнении; на фиг, 2 - то же, с вертикаль-.ным прямоугольным насыпным электродом; на фиг. 3 - то же, с вертикальным цилиндрическим насыпным электродом,Насыпной электрод (катод) содержит корпус 1 с изолированными бортами 2, токоподвод 3, полости 4, заключенные между пористыми мембранами5 из токонепроводящего материала(ткань, бумага, пористая пластмасса,например фторопласт и т.п.). Мембраны 5 установлены примерно эквидистантно друг другу. Полости 4 сообщаютсямежду собой через окна 6 между мембранами 5, при этом места соединения каждых двух соседних полостей заэкранированы с обеих сторон близлежащимимембранами, для чего смежные окна 6отделены друг от друга расположенными смежно с ними мембранами 5. Врезультате окна 6 и мембраны 5 распо.лагаются в шахматном порядке с некоторым перекрытием по кромкам окон.По одному из вариантов (фиг. 3)мембрана 5 выполнена в виде ленты,навитой вокруг токоподвода 3 по спирали,Насыпной электрод устанавливается в электролитической ванне 7 с анодом 8 таким образом, чтобы его поверхность располагалась эквидистантно поверхности анода.Насыпной электрод работает следующим образом.Восстанавливаемый хлорид серебра в виде гранул засыпают в полости 4 насыпного электрода, и электрод устанавливают в ванну 7. При подаче напряжения на электролиэер начинают восстанавливаться гранулы хлорида серебра, находящиеся в соприкосновении с токо- подводом 3, т.е, самый удаленный от анода 8,слой. При дальнейшем восста3 138 новлении мембраны 5 препятствуют галь ваническому контакту между слоями хлорида серебра в полостях 4, не позволяя фронту реакции электрохимического восстановления проходить к аноду 8 кратчайшим путем. Фронт реакции восстановления хлорида серебра идет в слоях по лабиринтному пути, который формируется соединением слоев между собой окнами 6 в шахматном 1 О порядке. Такое соединение исключает восстановление последующего слоя хлорида серебра, пока не восстановится предыдущий , в то же время пористые мембраны не препятствуют электролити ческой связи по кратчайшему расстоянию между анодом и катодом. Величина же тока пропорциональна площади поверхности фронта реакции восстановления, формируемой предлагаемой кон струкцией электрода.При этом важно, чтобы слой хлорида серебра восстанавливался сразу по всей толщине и восстановленное серебро не экранировало хлорид серебра со 25 стороны анода. Это имеет .место, если каждый слой находится в изопотенциальных условиях, т.е. имеет небольшую толщину и располагается примерно параллельно - в пределах толщины слоя -ЗО анодной и катодной поверхности.Величина площади фронта реакции определяется толщиной и шириной слоев хлорида серебра в полостях 4, площадью окон 6 и количеством окон35 между соседними слоями. Площадь поверхности фронта реакции восстановления хлорида серебра в предлагаемом ,устройстве оказывается одинаковой практически в течение всего времени 436 4восстановления (кроме начала и окончания процесса). Это обуславливает постоянство величины тока электролиза в течение всего процесса, близ 4 кой к максимально допустимой.Таким образом, в процессе восстановления слои хлорида серебра, расположенные у токоподвода, не экранируются последующими слоями восстановленного серебра, так как вначале восстанавливается слой, наиболее удаленный от анода, а затем последовательно - более близкие к аноду слои. Величина поверхности фронта электро- химической реакции восстановления, ограниченного мембранами, имеет постоянную величину. Это определяет постоянство токовой нагрузки, исключает пиковые нагрузки и резко сокращает время, в течение которого допустимая величина тока мала (начало и окончание процесса).Испытания нескольких вариантов предлагаемой конструкции насыпного электрода в лабораторных условиях дали следующие результаты: примерно в 5 раз сокращается время восстановления хлорида серебра но сравнению с временем восстановления его в элек- . тролизерах с насыпным катодом, не имеющим разделения хлорида серебра на слои, обеспечивается постоянная величина допустимого тока электролиза в течение всего процесса, за исключением начала и конца процесса, так что величина среднего тока равна 0,9 максимальной величины. В электролизере без разделения катода на . полости эта величина, в лучшем случае, не превышает 0,15-0,25.138436 о оставитель Н. ПетехредЛ.Иартяшова Редактор Н. Егорова орректорО. Тяго одписно г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Пат Заказ 10639/19 Тираж 637 ВНИИПИ Государственного ко по делам изобретений и о 113035, Иосква, Ж, Раушск