專利名稱：一種電解電極及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電解電極及其使用方法。
背景技術(shù)：
電解是電流通過電解質(zhì)(溶液或熔融態(tài))引起兩極上發(fā)生化學(xué)變化，從而將電能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娊猱a(chǎn)物儲藏的化學(xué)能的過程。通電時，電解質(zhì)的陰陽離子分別向電解池(槽)的兩極移動并分別在電極上得失電子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成新物質(zhì)，如電解法生產(chǎn)燒堿就是通過電解食鹽水溶液制得燒堿的。長期以來，人們一直對電解電極進行積極的探索，努力通過改進電極來降低槽電壓，提高電流密度，提高電流效率，以達到節(jié)約能源的目的?；瘜W(xué)工業(yè)出版社1986年出版，姚梓均主編的《無機物工藝學(xué)》第393-414頁介紹了電解法生產(chǎn)燒堿的方法，該文同時對電解電極也作了詳細的介紹，具體介紹了以鈦為基體外表面鍍二氧化釕與二氧化鈦的金屬陽極和隔膜槽中的鐵陰極。上述材料作為電解具有使用壽命長，易加工，槽電壓較低等優(yōu)點。但還存在著較高的過電壓，節(jié)能效果不夠理想的不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明擬解決的問題是提供一種能有效降低電解電壓，節(jié)能效果好的電解電極以及該電解電極的使用方法。
為達到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種電解電極，它包括一導(dǎo)體塊，包覆在導(dǎo)體塊外的絕緣層以及包覆在絕緣層外的電極材料。
上述導(dǎo)電塊是良導(dǎo)體，是銅或鋁或鐵。
上述絕緣層是不飽和樹脂或環(huán)氧樹脂。
上述電極材料是陽極材料，可以是鈦或石墨。
上述電極材料是陰極材料，可以是鐵。
上述電解電極的使用方法將一對電解電極置于電解槽中，所述電解槽中盛有電解液，在所述一對電解電極的導(dǎo)體塊之間接入1000-10000伏特的直流電，其中在電極材料是陽極的電解電極的導(dǎo)體塊上接電源正極，電極材料是陰極的電解電極的導(dǎo)體塊上接電源負極，同時在所述一對電解電極的電極材料之間接入所述電解液的電解電源，在陽極材料上接電源正極，陰極材料上接電源負極。
所述電解液可以是氯化鈉溶液。
所述氯化鈉溶液電解液的電解電壓為2.5-4.5伏特。
影響電解電壓和電解效率的因素很多，其中提高電解質(zhì)濃度可有效降低電解電壓，提高電解效率。但提高電解質(zhì)濃度受電解質(zhì)溶解度的制約，而且過高的電解質(zhì)濃度會增加副反應(yīng)的發(fā)生。采用了本發(fā)明上述方案，當(dāng)電解電極的導(dǎo)體塊中接入了較高的直流電壓后，會產(chǎn)生一個電場，使電解質(zhì)中陰陽離子產(chǎn)生定向遷移，直至在電解電極的外端聚集的陰陽離子足以抵消該電場的作用。這時，在陰極電解電極周圍實際陽離子濃度大大高于溶液中離子平均濃度，在陽極電解電極周圍實際陰離子濃度大大高于溶液中離子平均濃度。根據(jù)奈斯特方程式，提高電解質(zhì)離子濃度可有效降低電解電壓，達到提高電解效率和節(jié)約電解電能的目的。


圖1是本發(fā)明的電解電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1-導(dǎo)體塊，2-絕緣層，3-電極材料。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明的電解電極包括一導(dǎo)體塊1，包覆在導(dǎo)體塊外的絕緣層2以及包覆在絕緣層外的電極材料3。所述導(dǎo)電塊1是良導(dǎo)體，如銅、鋁、鐵，當(dāng)然也可以是其他的導(dǎo)電材料。所述絕緣層2是由絕緣材料制成的，如不飽和樹脂、聚氯乙稀、環(huán)氧樹脂等，也可以是其它絕緣材料。所述電極材料3是陽極材料或陰極材料，陽極材料可以是鈦，如鈦為基體外表面鍍二氧化釕與二氧化鈦的金屬陽極材料，也可以是石墨；陰極材料可以是鐵。
本發(fā)明的電解電極的使用方法，采用將一對電解電極置于電解槽中，所述電解槽中盛有電解液，在所述一對電解電極的導(dǎo)體塊之間接入1000-10000伏特的直流電，其中在電極材料是陽極的電解電極的導(dǎo)體塊上接電源正極，電極材料是陰極的電解電極的導(dǎo)體塊上接電源負極，同時在所述一對電解電極的電極材料之間接入所述電解液的電解電源，在陽極材料上接電源正極，陰極材料上接電源負極。以下通過用電解氯化鈉水溶液制燒堿為例，對本發(fā)明電解電極的使用方法加以說明。
實施例一按照前述方法，其電解液是飽和的氯化鈉溶液，在一對電解電極的導(dǎo)電塊之間接入1000伏特的直流電，其中在陽極的導(dǎo)電塊上接電源正極，陰極的導(dǎo)電塊上接電源負極，同時，在電解電極的電極材料之間接入3.5伏特的電解電源電壓，在陽極材料上接電源正極，陰極材料上接電源負極，使電解發(fā)生。
實施例二按照前述方法，其電解液是飽和的氯化鈉溶液，在一對電解電極的導(dǎo)電塊之間接入10000伏特的直流電，其中在陽極的導(dǎo)電塊上接電源正極，陰極的導(dǎo)電塊上接電源負極，同時，在電解電極的電極材料之間接入2.5伏特的電解電源電壓，在陽極材料上接電源正極，陰極材料上接電源負極，使電解發(fā)生。
實施例三按照前述方法，其電解液是飽和的氯化鈉溶液，在一對電解電極的導(dǎo)電塊之間接入5000伏特的直流電，其中在陽極的導(dǎo)電塊上接電源正極，陰極的導(dǎo)電塊上接電源負極，同時，在電解電極的電極材料之間接入4.5伏特的電解電源電壓，在陽極材料上接電源正極，陰極材料上接電源負極，使電解發(fā)生。
在上述三個實施例實驗中，作為比較，先記下該電解電壓下的電解電流大小(記作I1)，撤除導(dǎo)電塊間的直流電源，記下這次的電流大小(記作I2)?？梢钥吹剑琁2＜I1。在不接通導(dǎo)電塊間的直流電源的情況下，慢慢提高電極材料間的電壓(電解電壓)，可以看到，這時電解電流逐步上升，記這時的電流大小為I3，當(dāng)I3＝I1時，記下這時的電解電壓。比較上述三個實施例的三組數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)，在接上與未接上電解電極的導(dǎo)體塊之間的直流電壓的情況，在導(dǎo)體塊之間接上直流電壓后，在相同電解電壓時，電流強度I(電流密度)可提高10-20％；在相同電流強度(電流密度)時，電解電壓可降低5-10％。這說明本發(fā)明的方法能有效降低電解電壓，達到節(jié)能的目的。
權(quán)利要求
1.一種電解電極，其特征在于它包括一導(dǎo)體塊(1)，包覆在導(dǎo)體塊(1)外的絕緣層(2)以及包覆在絕緣層(2)外的電極材料(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解電極，其特征在于所述導(dǎo)體塊(1)是銅或鋁或鐵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解電極，其特征在于所述絕緣層(2)是不飽和樹脂或環(huán)氧樹脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解電極，其特征在于所述電極材料(3)是陽極材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電解電極，其特征在于所述陽極材料是鈦或石墨。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解電極，其特征在于所述電極材料(3)是陰極材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電解電極，其特征在于所述陰極材料是鐵。
8.上述電解電極的使用方法，將一對電解電極置于電解槽中，所述電解槽中盛有電解液，在所述一對電解電極的導(dǎo)體塊之間接入1000-10000伏特的直流電，其中在電極材料是陽極的電解電極的導(dǎo)體塊上接電源正極，電極材料是陰極的電解電極的導(dǎo)體塊上接電源負極，同時在所述一對電解電極的電極材料之間接入所述電解液的電解電源，在陽極材料上接電源正極，陰極材料上接電源負極。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電解電極的使用方法，其特征在于所述電解液是氯化鈉溶液。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的電解電極的使用方法，其特征在于所述電解液的電解電源的電壓為2.5-4.5伏特。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電解電極以及該電解電極的使用方法。電解電極包括一導(dǎo)體塊，包覆在導(dǎo)體塊外的絕緣層以及包覆在絕緣層外的電極材料。電解電極的使用方法將一對電解電極置于盛有電解液的電解槽中，在電解電極的導(dǎo)體塊之間接入1000－10000伏特的直流電，其中在陽極的導(dǎo)體塊之間接電源正極，陰極的導(dǎo)體塊上接電源負極，同時在所述一對電解電極的電極材料之間接入電解電源。這時，使電解液中大量的負離子聚集在陽極附近，正離子聚集在陰極附近，提高了電解質(zhì)的有效濃度，可有效降低電解電壓，達到提高電解效率和節(jié)約電解電能的目的。
文檔編號C25B1/00GK1616721SQ20031010857
公開日2005年5月18日 申請日期2003年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月11日
發(fā)明者章浩龍 申請人:章浩龍