[发明专利]一种活性阴极

说明书

技术领域

本发明涉及电极技术领域，具体涉及一种应用于氯碱工业电解反应中的活性阴极。本发明同时涉及一种电解槽以及电解装置。

背景技术

氯碱工业是重要的基本化学工业之一。但是氯碱工业中的电解食盐水需要消耗大量的电能，是化学工业中的耗能大户。如何依靠新技术、新材料尽量减少能耗，已经是国内外氯碱行业必须面对的问题。

在氯碱工业中，电极食盐水的电极反应式为

阳极：2Cl^--2e＝Cl₂

阴极：2H₂O+2e＝OH^-+H₂

而上述的反应中实际所消耗的电能与下列槽电压的各个组成部分有关：

V槽＝Ee+η_a+η_c+IR

其中，Ee为理论分解电压，η_a和η_c分别为阳极析氯超电势和阴极析氢超电势，IR为电解液、隔膜(或者离子膜)及电解槽结构的欧姆电压的总合。由以上公式可知，除了进一步优化电解槽结构来降低槽电压之外，降低阴极和阳极的超电势，是达到节能的又一途径。D.S.A.和离子膜的问世大大降低了η_a和IR，这就使得氯碱工业中对节能的研究重点转移到析氢阴极上来。

在相当长的一段实际中，铁丝网或者打孔钢板等非活性阴极由于其具备制备容易、成本低等优点，一直被广泛应用于隔膜电解槽中。但是其具有析氢电势高、容易被腐蚀等缺点。所以人们一直在致力于研究析氢超电势低、耐腐蚀性强而且成本低廉的活性阴极。

所谓活性阴极就是在基板表面上涂覆或者镀上活性材料层而形成的阴极。关于活性材料的选择，一般有如下几种：贵金属及其化合物；Ni及Ni合金；雷尼镍(Raney-Ni)；非金属化合物。然而，上述的材料作为活性层时，不是其价格昂贵，难于推广，就是活性层与基底粘附性能差，容易脱落。此外由于在氯碱工业的电解工艺中，阴极工作环境恶劣，高温、浓碱、杂质干扰、大量氢气冲刷、断电反电流冲击等，都可能导致电极活性下降甚至丧失。

作为工业电解用的活性阴极，不仅要求有良好的催化活性，而且要求有较强的抗反电流性能和抗杂质性能，在高温浓碱和大量氢气冲刷下保持结构和性能的稳定性。因而，有必要开发研究新的活性阴极结构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有良好催化活性而且高强度、结构稳定的活性阴极。本发明另外提供一种电解槽和电解装置。

本发明提供的一种活性阴极，应用于水或水溶液电解工艺中，包括：导电基底；设置于所述基底表面上的预镀层；以及设置于所述预镀层表面上的复合镀层。

可选的，所述导电基底为铁或者低碳钢中的一种。

可选的，所述预镀层为镍。

可选的，所述复合镀层为Ni与镍粉的混合物。

可选的，所述镍粉粒度大于或等于350目。

优选的，还包括设置于所述复合镀层上的镍钼合金镀层。

可选的，所述镍钼合金镀层的厚度为0.2mm。

可选的，所述镍钼合金镀层中Ni与Mo摩尔比为：4∶1至3∶1。

本发明还提供一种电解槽，应用于水或水溶液电解工艺中，包括活性阴极，所述活性阴极为上述任一所述的活性阴极。

本发明还提供一种电解装置，应用上述所述的电解槽。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明的活性阴极在导电基底上先设置预镀层，然后再在预镀层上形成复合镀层；预镀层可以有效提高与导电基底之间强度，而通过复合镀镍则可以使得该活性电极的表面积增大；从而不但使得导电基底的强度得以提高，耐冲刷、耐腐蚀性也大大增强，基底得以保护，而且使得电极的活性得以提高。

在本发明的优选方案中，还包括镍钼合金镀层，镍钼合金镀层包覆在复合镀层的外表面；通过导电基底表面依次设置的预镀层，复合镀层以及镍钼合金镀层，使得该电极活性比传统的Fe材质等地非活性阴极析氢超电势低300毫伏以上，从而使得该活性阴极应用于电解水及其溶液工艺中时，可以节省电能；而且，该活性阴极具有很好的抗反电流性能，抗热处理性能高以及抗酸腐蚀性能，具有很高的稳定性。

附图说明

图1为本发明的活性阴极的实施例的剖面示意图；

图2为图1所示的活性阴极上设置镍钼合金镀层后的结构示意图；