科技成果
成果名称: 一种管状阳极的制作方法
成果登记号: 9612024Y1256
第一完成单位: 陕西瑞凯环保科技有限公司
联 系 人: 武阳
成果类型: 应用技术
成果体现形式 : 新技术
技术领域: 新能源与节能
应用行业: 制造业
学科分类: 机械设计其他学科(460.2099)
应用状态: 产业化应用
完成人: 薛小军
成果简介:
背景:传统不溶阳极湿法电积工艺通常采用板框式结构,参与电化学反应的电解液在阴阳极间流动速度较慢,在强电场力作用下电解液非常容易在极板间发生浓差极化现象,导致非目标离子在阴阳极上产生副反应降低电化学过程的电流效率。以电解水为例发生浓差极化现象时溶液电阻增加,电流通过溶液只对溶液起到加热作用而不再分解水;以湿法冶金电积为例,非目标阳离子取代目标阳离子沉积于阴极上,降低阴极产品质量。无论电解还是电积其设备的主要成本皆集中于不溶阳极的制作上,为了节省阳极面积,在相同阳极面积的前提下,采用更高的阳极电流密度成为电化学设备制作的一个趋势。
上世纪90年代开始研究的旋流电解技术,既是通过提高电解液在电极间的流动速度,来消除浓差极化现象,降低其电化学过程造成的负面影响,在相对不变的阳极面积下,采用极高电流强度获得更高的阴极产能或者更佳的阴极产品质量。
应用于旋流电解的不溶阳极一般由外层抗氧化活化涂层+内部导电结构构成,其抗氧化活化涂层根据溶液阴离子性质的不同一般由专业涂覆公司完成,并已有专利形成;但是其内部导电结构的制作则相对公开度小,且现有工艺制备的内部导电结构要么使用可靠性低,要么制作工艺复杂、成本高。
公开号为102758215A的专利:一种旋流电解装置中专用阳极公布的内接触式组装阳极构造简单、初期使用导电能力强,但是其内部充当接触导电的锡磷青铜片在使用一个季度左右的时间后,由于接触电阻发热及管体内部空气氧化,逐渐与钛管基材失去接触,并最终使整个阳极失去导电能力。
使用钛铜复合棒材制作的柱状阳极,不能满足氧化物涂层涂覆过程多次升降温的需求;使用钛管内填充铜弹垫的方式制备的管状阳极接触电阻仍然很大;
总之,为了降低旋流电解工艺设备的制造成本,仍有必要研究一种可靠性高、导电性强、成本低廉的制作方法。
技术方案:
一种管状阳极的制作方法,其特征在于,包含如下步骤:
1)取无缝钛管一截,两头攻丝,在钛管下部预留导电铜排安装位置后,靠近下端焊接钛垫环,垫环与管轴线垂直;
2)在钛管外部涂覆氧化物涂层;
3)将涂层后的钛管安装于旋流电积架上,向循环槽内添加10%浓度的已升温至90℃的草酸溶液;启动循环泵,用高温草酸溶液腐蚀钛管内壁3.5h;排空体系内的草酸溶液;
4)向循环槽内添加新自来水,启动循环泵,冲洗钛管内壁,排空洗水;
5)向循环槽内添加Cu 离子浓度为55g/L,含酸140g/L的硫酸铜溶液,启动循环泵,启动整流电源,控制溶液流速为750L/h,电流强度为200A开始电积铜于钛管内壁;持续电积36h,期间向循环槽内不断添加氧化铜粉,维持电解液含铜不低于15g/L;
6)关闭整流电源、停止循环泵,排空系统电解液,卸下钛管;
7)将钛管置于90℃的弱酸清水中烫洗10min;取出淋洗、晾干;
8)安装预制好的上封头及密封环;安装导电铜螺管;用高压氮气将钛管内部的空气赶出,安装下部封头;完成不溶管状阳极制备过程。
创新点:通过采用上述步骤制备的不溶导电阳极既具备了与铜棒几乎相同的导电能力,又具备了钛材的耐腐蚀能力,并且在表面活化、耐蚀涂层的保护下能够更好的参与阳极电化学反应。