[发明专利]零极距电解槽阴极用阴极底网及其制备方法

说明书

一种零极距电解槽阴极用阴极底网及其制备方法，包括镍金属制成的底网，所述底网的表面涂覆有金属氧化物涂层，金属氧化物涂层中的金属氧化物为钌的氧化物，金属氧化物涂层的厚度为2μm—15μm。其目的在于提供一种工艺简单，易操作，制作成本低，不会对电解槽中碱液造成污染，能有效的吸收反向电流，抑制在电解停止时由逆电流引起的阴极劣化，并且能够抑制逆电流对阴极面网造成的伤害，降低电能消耗的零极距电解槽阴极用阴极底网及其制备方法。

技术领域

本发明涉及氢氧化钠制备领域，特别是一种零极距电解槽阴极用阴极底网及其制备方法。

背景技术

在离子膜法烧碱电解生产装置中，当生产停止后，由于原电池效应，电解槽内溶液中存在的游离氯在电极上放电并形成电流回路，在电解槽内就必然地会产生反向电流。

反向电流的产生机理：

离子膜电解槽在电解过程中，单元槽从平衡状态被极化，分别在阳极和阴极发生如下电解反应：

阳极：2Cl^-－2e-＝Cl₂

阴极：2H₂O+2e-＝H₂+2OH-

当切断电流后，单元槽又恢复到平衡状态，但阴阳极液的组成发生了变化，阳极液中存在(Cl^-/Cl₂)电对，阴极液中存在(H₂+OH^-/H₂O)电对，并且阴阳极进出口管路中有导电的液体，于是就构成了原电池，发生如下原电池反应：

阳极：Cl₂+2e-＝2Cl^-

阴极：H₂+2OH^-－2e-＝2H₂O

从而形成反向电流。

反向电流的危害：

由于H₂在阴极液中的溶解度非常低(21％NaOH中H₂的溶解度约为2mL/m³＝0.1mol/m³)，而Cl₂在阳极液中有较大的溶解度(约为1g/L＝14mol/m³，在实际电解过程中，阳极液中有效氯约为1.5—2.0g/L)，所以，阴极液中的H₂不足以完成上述原电池反应，Cl₂在阳极具有很大的推动力，造成在阴极室中的阴极自身被反向电流氧化。

阴极自身能否被反向电流氧化，主要取决于阴极材料。以前的电解槽的阴极一般采用镍基加NiO涂层，早期是不锈钢经碱蚀形成NiO涂层，形成凸凹不平的活性阴极。由于NiO具有很好的稳定性，不易被氧化，所以反向电流不会对电槽产生任何危害。但对于新型的零极距电解槽，由于阴阳极都紧贴着离子膜，不能再采用凸凹不平的活性阴极。因此，采用了镍基加氧化钌涂层，在反向电流的作用下，原来处于负电位的镍网与碱液电极体系由于发生失电子反应而逐渐极化，电位正偏。反向电流越大，极化越大，那么镍网上的氧化钌涂层就会因达到溶解电位而出现电极反应RuO₂–2e^－→RuO₄^2－，造成电极损伤。阴极基体会被氧化溶解，进一步造成涂层与基体脱离而脱落，降低或失去活性，造成阴极损坏，槽电压上升。

近年来，电解槽的设备趋于大型化，串接的电解槽数由100对左右增加到200对左右，由此造成停车时发生的反向电流也相应变大，从而更容易引起阴极氧化导致的劣化。