[发明专利]装配有同心电极对的电解电池

说明书

技术领域

本发明涉及单极型电化学电池，以及在其内进行电解工艺的方法。

背景技术

本发明涉及单极型电化学电池，适用于定期以极性逆转方式进行的电化学工艺。电化学电池定期极性逆转，由此各电极按照预定的时间间隔交替用作阳极和阴极，这是本领域已知的手段，尤其用于防止在一个电极(通常是阴极)的表面上形成各种污垢。上述例如是用于电解稀碱性盐水从而在阳极上产生活性氯(即次氯酸盐和次氯酸的混合物，可能有微量溶解的游离氯和平衡的其它物种)的电池的典型情形；特别是在由自来水所得的盐水情形下，其含有碳酸盐和类似行为的其它阴离子，阴极变成碳酸盐和其它不溶性盐类的最佳沉积场所，这被附近的工艺引发的碱化所强化。这类沉积物对电极的电流传输产生负面影响，其电效率经过一段时间不可逆地衰退。电流方向以及由此电极极性的定期逆转使得以阴极方式工作半个周期的表面在逆转后开始承担阳极作用，受到局部酸化，这有利于溶解先前形成的沉积物。有时经受定期电流逆转的其它电解工艺例如是含有有机物的废水处理，这些有机物在阳极降解，同时在阴极倾向于形成各种沉积物，或者是阴极沉积来自电解浴的金属，同时有机物阳极降解，用于处理其中两类物种作为杂质存在的水。在这些情形下，阳极也经常遭受污染膜沉积，在这种情形下包含有机残渣，它在电极表面上倾向于寡聚，并且它有时可以利用在随后的阴极周期内的初生态氢的机械和化学作用除去。为了保持操作的规则性并且维持期望工艺的操作参数恒定，安装在电池内的电极，用来交替地作为阳极和阴极工作，除以一定间隔放置之外，必须优选同一尺寸，这样可保证供应电流和操作电压恒定(除了符号改变)。这意味着，这类工艺的电池设计主要限制于平面型几何形状，换言之，考虑使用表面平坦的电极对。然而，在许多情形下，这可能构成不期望的限制，涉及多个负面结果。在许多情形下，事实上，这类工艺以小尺寸单元进行，例如生产用于医院、旅馆或家庭所用水消毒的活性氯的情形，或者珠宝废物内的贵金属的回收。为了这类应用，重要的是尽可能地限制容量，选择共轴同心型的电池设计，例如具有外壁阴极和中心阳极的圆柱形电池。这可具有以下优势，除了更好地利用可用容量之外，可以改进电流传输，使边缘效应最小化，已知在平面几何形状时边缘效应更严重，在总的电极面积尺寸小的情形下，非常相关。共轴同心型电池，无论是圆柱形或是棱形，然其特征在于，外电极尺寸比内电极大，使得定期电流逆转的操作更难。保持一个周期和下一周期之间的电流强度实质上恒定，由此产生期望的种类，相应电极面积的变化会引起电流强度以及由此引起的工艺电压变化；另一方面，如果决定以恒定电压操作，则电流强度和由此引起的生产率会在对应于所述两个不同电极面积的两个数值之间震荡，难以满足工业工艺的正常要求。

因此，亟需提供一种同心电极几何形式的电解电池，具有恒定的电极间的间隙，并且阴极面积与阳极面积相同。

发明内容

本发明的不同方面阐释于附录的权利要求中。

一方面，本发明涉及一种单极型电解电池，其内部由外体壳界定：

-外电极对，再分为两个电极，在边缘处利用绝缘元件分开，用来交替地以一个作为阴极而另一个作为阳极工作，反之亦然；

-与外电极对同心的内电极对，从而与外电极对界定成通常恒定宽度的间隙，内电极对同样再分成两个电极，在边缘处利用绝缘元件分开，用来交替地以一个作为阴极而另一个作为阳极工作，反之亦然，该电极对的两个电极中的每一个面对外电极对的两个电极中的一个；

-将外电极对的一个电极以及相应的未面对的内电极对的电极与一个电池极进行电连接的装置；

-将两电极对的其余电极与另一个电池极进行电连接的装置。

在一个实施方式中，电池外体具有细长形，并且电极对具有棱形或圆柱形。

在另一实施方式中，电池外体和电极对具有椭圆形。

在这种方式构成的电池内，阳极面积和阴极面积相当于外电极对的一半面积和内电极对的一半面积之和：通过逆转电极极性，阳极面积和阴极面积数值不变。