[发明专利]用于制备高纯金属钠的电解单元

说明书

本发明公开了一种用于制备高纯金属钠的电解单元，包括隔膜陶瓷管、绝缘陶瓷环和阴极部件，阴极部件包括电极棒和金属外罩，电极棒位于隔膜陶瓷管内，金属外罩通过法兰与绝缘陶瓷环连接；所述金属外罩上设有金属钠液导管，金属钠液导管的一端与电极棒连接，金属钠液导管与电极棒连接处设有精钠内出口，金属钠液导管的另一端为精钠外接口，所述金属外罩上设有电极接口。本发明在电解槽上可主动控制排钠、非易损件可重复利用、易密封和方便检修等要求，降低运行维护和更换成本低。

技术领域

本发明涉及一种电解单元，更具体地说涉及一种制备高纯金属钠的电解单元，属于制备金属钠的固体电解质电解法部件技术领域。

背景技术

金属钠是一种国民经济建设中不可或缺的材料，在工业、能源和国防等诸多领域发挥重要价值和作用。在冶金方面，金属钠因其强还原性用于冶炼某些贵金属如钛、钽和铌等；在轻工领域，金属钠与氨反应生成氨基钠作为染料工业制选靛蓝粉的中间体；在医药领域，金属钠用于生产硼氢化钠,作为原甲酸三甲醋、甲酸三乙酯等医药中间体；在石化领域，金属钠与铅的合金用于生产四乙基铅，增强汽油的抗爆能力；在国防领域，金属钠与氧化合生成的过氧化钠用于作为潜艇的供氧剂。

由于化石能量能源消耗而带来的一系列环境和资源问题，近年来风能、太阳能和核能等一批新能源技术大量兴起，用以替代污染严重的传统的火力发电。储能作为风能和太阳能等间歇式能源并网不可替代的一环其重要性不言而语，其中钠电池储能技术是目前诸多静态化学储能技术中商业应用最为成功的一个，随着储能市场对钠电池需求的增长将拉动对高纯金属钠的刚需。参见文献：唐光盛等人. 高温和中低温钠电池研发进展. 东方电气评论, 2017年第31卷总第122期。高纯金属钠在核能领域还有一项十分重要应用，作为钠冷快中子反应堆的导热剂，随着我国第四代核电示范工程等项目的上马，全球对高纯金属钠的需求也将更加旺盛。

目前生产高纯金属钠的方法大多以工业钠为原料，采用真空蒸馏法、过滤沉降冷阱组合法和固体电解质电解法等。其中，固体电解质电解法生产的金属钠纯度最高、工艺过程最为简单。

国家知识产权局于2014.7.9 公开了一件公告号为CN203700555U，名称为“一种电解制备或者提纯金属钠装置的阴极部件” 的发明专利，该专利涉及一种电解装置的部件，更具体地说，一种电解制备或者提纯金属钠装置的阴极部件，属于金属钠的电解熔融制备或提纯装置密封技术领域。包括Na-β-Al2O3隔膜管，顶部设置有α-Al2O3环，α-Al2O3环顶部设置有第二支架，所述的第二支架上设置有铝环，铝环套接有填充体，填充体和Na-β-Al2O3隔膜管之间有环形空隙，填充体空腔内插有T 型螺丝，T型螺丝内开有出钠通道，出钠通道与所述的环形空隙连通。上述专利的不足之处在于：1、采取金属和陶瓷间焊接的固化连接方式，不利非易损件的重复使用，更换成本高；2、对外接口单一，难以在电解槽上安装以及规模化集成，同时初始加入金属钠导电介质后也难实现及时密封；3、不可实现主动控制排钠，且在电解单元冷却检修后再次使用加热时，电解单元内的金属钠体积膨胀易撑破固体电解质隔膜陶瓷管。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明旨在提供一种用于制备高纯金属钠的电解单元，满足电解单元在电解槽上可主动控制排钠、非易损件可重复利用、易密封和方便检修等要求，降低运行维护和更换成本低。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：