Катод для электрохимической ячейки

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАТЕНТУ

° 2

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5018420/02 (22) 24.12.91 (46) 15.12.93 Бюл. Иа 45-46 (76) Веденяпин Альберт Александрович; Батурова

Марина Дмитриевна; Ефремов Юрий Михайлович:

Юшин Сергей Владимирович (54) КАТОД ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИЧИЧЕСКОЙ

ЯЧЕЙКИ (57) Сущность: катод выполнен из нескольких споев (в) RRU U(и) 2004631 4l (51) 5 С25С7 02 угперодного вопокнистого материала (УБМ), отдепенных друг от друга прокладками из токопроводящего материапа, проницаемого дпя электролита, причем прокладки соединены с токоподводом катода. Слои YBM могут быть выполнены из различных материалов. За счет этого можно достигнуть избирательного осаждения отдельныз метаппов на различных слоях YBM. 5 зпф-пы, 1 ил

2004631

Изобретение относится к области электрохимии, конкретно к катоду для электрохимической ячейки проточного типа. и может быть использовано в различных отраслях промышленности для извлечения металлов иэ растворов электролитов, например в гидраметаллургии, а также для решения экологических задач — очистки промстоков от металлов.

Наиболее близким к предложенному решению по технической сущности является объемно-пористый проточный катод, выполненный иэ углеволакнистаго материала (УВМ). закрепленный посредством решетчатых зажимов между токопровадящими перфорированными стенками, контактирующими с токоподводящей планкой, закрепленной в верхней части рамочного держателя, снабженного отверстием для ввода раствора

Недостатком известного катода является низкая удельная электродная поверхность катода и отсутствие избирательности извлечения различных металлов из раствора электролитов.

Задачей изобретения является создание катода. с повышенной эффективностью действия и возможностью избирательного извлечения различных металлов из раствора электролитов.

Это достигается за счет выполнения катода из нескольких слоев УВМ. отделенных друг от друга прокладками, не препятствующими протоку электролита через катод. выполненными из электропроводящего материала с электроправрдностью. превышающей электрапроводность YBM.

В качестве УВМ используют углеродный войлок, углерадную ткань, углекампозиты и др, Слои YBM в зависимости ат решаемой задачи могут быть однородные. т.е. выполнены из одного и того же УВМ. и могут быть выполнены из различных YBM. отличающихся электрическими характери- стиками. В этом случае можно достигнуть избирательного осаждения отдельных Ме таллов на различных слоях YBM.

Электропроводящая прокладка может быть выполнена из металла, комаозитного материала и др, в виде сетки, или перфорированной или пористой пластины. или проволоки, или стержня.

Электропроводящая прокладка обеспечивает возможность токоподвода к внутренним слоям объемного катода, чта позволяет

Существенно улучшить распределение потенциала по объему катода. обеспечив высо5

45 кую интенсивность осаждения металла не только на фронтальных. но и на внутренних поверхностях УВМ.

На чертеже представлен общий вид катода из трех слоев УВМ(частный случай), где

1-3 — слои YBM. 4 и 5- прокладки иэ электроправодящего материала, 6 — токоподвод, 7 — фронтальная сетка, 8 — обечайка. Обечайка 8, фронтальная сетка 7 и такопадвод 6 обеспечивают фиксацию рабочих элементов катода — слоев YBM 1-3 и прокладок 4-7 в виде кассеты, которую помещают в электролизер и соединяют с источником тока, При работе катод в сборе помещают в электрохимическую ячейку (электролиэер) так, чта фронтальная сетка обращена в сторону анода и отделена от последнего мембраной. Обрабатываемый раствор (электролит) пропускают через катод вдоль слоев УВМ 1- 3 и разделительных прокладок

4 и 5 или вдоль оси катода последовательно через слои YBM и разделительные прокладки в зависимости от конструкции электролизера.

Пример. Для испытаний был изготовлен катод из шести слоев углерадной ткани

УРАЛ-ТМ4/22, разделенных электропроводящими прокладками. выполненными из сетки из нержавеющей стали. Катод испытан а процессе извлечения меди из кислого раствора сульфата мери с концентрацией 10 мг/л в электролизере фильтр-пресснаго типа, В качестве материала катода. кроме упомянутой ткани УРАЛ-TM4/22, были испытаны также ткань ТГН-2М и войлок МТИЛОН. различающиеся па физическим свойствам. в первую очередь, электропроводностью. Испытания показали их различное поведение при использовании в качестве материала катода. в том числе избирательное действие при осаждении смеси металлов. Моделирование процесса избирательного осаждения металлов на различных слоях катода показало следующее.

При концентрации меди и никеля в растворе 1 ммоль/ll и использовании двуслойного катода толщиной 0.2 см с одинаковой электрапроводностью слоев 0,005 См/см количество осажденного никеля относится к количеству осажденной меди как 0,23:1 в первом слое и 1.25:1 во вором слое. Если второй слой изготовить из УВМ с электропроводностью 0,1 См/см, то соответствующие соотношения будут равны 0.23:1 и 3,5:1, (56) Авторское свидетельство СССР

N.. 395497, кл. С 25 С 7/00. 1973.

2004631

Формула изобретения

Составитель Ю.Ефремов

Техред M.Moðãâíòàë Корректор П. Гереши

Редактор А.Купрякова

Заказ 3382

Тираж Подписное

HllO "Поиск Роспатента

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент., r. Ужгород, ул.Гагарина. 101

1. КАТОД ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЯЧЕЙКИ, содержащий не менее двух слоев углевококнистого материала и токоподвод, отличающийся тем. что он снабжен прокладками, выполненными иэ проницаемого для электролита материала с электропроводностью. превышающей электропроводность углеволокнистого материала, размещенными между слоями угле волокнистого материала и соединенными с токоподводом.

2. Катод по п.1, отличающийся тем, что слои выполнены из углеродной ткани, или иэ углеродного войлока, или из углеродсодержащего композиционного материала.

3. Катод по п.t. отличающийся ем, что прокладки выполнены из металла или из композиционного. материала.

5 . 4. Катод по пп.1 и 3, отличающийся тем. что прокладки выполнены в виде сетки. или перфорированной пластины, или пористой пластины, или проволоки, или стержней, 10

5. Катод по пп.1 и 2; отличающийся тем, что слои выполнены из одного углеволокнистого материала.

6. Катод по пп,1 и 2, отличающийся

15 тем, что слои выполнены из углеволокнистых материалов е разными электрическими характеристиками.