[发明专利]电解单元、溢流电解装置及溢流电解方法

说明书

技术领域

本发明属于电解领域，尤其涉及一种电解单元、溢流电解装置及溢流电解方法。

背景技术

电解技术建立在化学理论基础上，传统电解技术是将阴、阳极放置在缓慢流动或停滞的槽体内，在电场的作用下，阴离子向阳极定向移动，阳离子向阴极定向移动，通过控制一定的技术条件，目标金属阳离子在阴极得到电子而沉积析出，从而得到电沉积金属产品，在目标金属离子浓度较低的情况下，传统的电解技术易发生浓差极化现象，造成少量杂质离子与目标金属离子一起在阴极析出，导致阴极产品质量下降。溢流电沉积技术是基于各金属离子有一定的电位差，则电位较正的金属易于在阴极优先析出，其关键是通过螺旋流和层流共存的状态由下向上流动消除浓差极化等对电解的不利因素，保证目标金属优先析出。与传统电解技术相比，溢流电解技术可有效的解决电流密度小、电流分布不均、溶液除杂难度大、工艺流程长、生产成本高、效率低等问题。

阴极反应：

金属离子在阴极得到电子析出金属

Me⁺(aq)+e^‐→Me(s)

阳极反应：

根据电荷平衡，阴极得到的电子需要阳极失去电子来平衡。阳极主要的反应是溶液中水氧化产生氧气，反应如下：

2H₂O→O₂(g)+4H⁺+4e^‐

当电解液中金属浓度降低时，很难保证在阴极还原而不发生其它反应。在金属浓度较低时最容易发生的化学反应是析氢反应，如下：

2H⁺(aq)+2e^‐→H₂(g)

请参考公开号为CN202144518B及CN101886271中国专利，该专利中所使用的旋流电解装置均在其阴极顶端设置孔及管道，将阴极内的电解液溢流出去。这种装置操作简单、工艺稳定。但是存在诸多问题。例如，电解液体为在正压状态下，由下端进入上端盖流出，上端盖密封要求高，旋流阻力大，要求喷嘴喷射压力高，容易造成滴漏污染环境，查看电沉积金属和观察液流、维修不便，特别是每次取出电沉积金属需要将阴极顶端拆卸，非常麻烦。同时，这种旋流电解装置不能有效的平衡电解液流量，不利于设备的持续使用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种电解单元，解决现有技术中旋流电解装置流量不能有效平衡、容易造成滴漏、取出电沉积的金属麻烦等技术问题；以及一种溢流电解装置及溢流电解方法。

本发明是这样实现的，

一种电解单元，包括底座以及密封于该底座之上、呈中空圆柱体结构且底端开口的阴极机构，该阴极机构内腔设有阳极，还包括可与该阴极机构内腔连通的电解液输入机构，该阳极为中空圆柱体结构并且两端开口，该阳极顶端位于该阴极机构顶端的下方。

以及，

一种溢流电解装置，包括电解液储存槽、电解液输入泵及电源组件，其特征在于，还包括至少一上述电解单元，该电解液输入泵具有进液端和出液端，该进液端与该电解液储存槽连通，该出液端与该电解单元上之该电解液输入机构连通，该电解单元上之该阳极的底端与该电解液储存槽连通。

本发明进一步提供一种溢流电解方法，包括如下步骤：

通过电解液输出机构向该阴极机构的内腔输入电解液，使电解液由下向上螺旋流动；

通电使电解液电解；

使位于该阴极机构内腔顶端的电解液通过该阳极的内腔回流至该电解液储存槽；

对该电解液储存槽进行抽气处理。

本发明电解单元，通过将阳极设置为中空并且两端开口的结构，由于阳极的顶端低于阴极的顶端，使阴极顶端的电解液可以通过该阳极溢流至电解液储存槽中，从而有效的实现阴极空腔中电解液流量平衡。同时通过调节输入电解液流量，使电解液在阳极内腔中溢流呈中空状，使阴极内腔与电解液储存槽构成连通状态，使抽气可以将电解产生的气体带走，避免污染环境，从而达到实现阴极顶端可以非密封化，本发明解决了现有技术中电解腔内压力过大而造成溶液滴漏、电解后回收阴极电沉积金属需要拆卸阴极顶端、电解过程中观察电解液不方便的问题。本发明电解装置，通过使用上述电解单元，实现了其能够有效解决现有技术中旋流电解装置流量不能有效平衡、容易造成滴漏、取出电解后的金属麻烦等技术问题。本发明溢流电解方法，操作简单，成本低廉，不会造成滴漏等问题，非常适于工业化生产。

附图说明

图1是本发明电解单元的结构图；