[发明专利]一种具有离子陷阱的电解装置、电解方法和电镀方法

说明书

本发明属于电解技术领域，具体涉及一种具有离子陷阱的电解装置、电解方法和电镀方法。本发明的电解装置，包括电解槽、阳极和阴极，其特征在于：所述电解槽中还设置有辅助电极，所述辅助电极中包括导体部，所述导体部外部包裹有绝缘壳。采用本发明提供的电解装置进行电解，能够降低电解工艺的能耗。此外，将本发明提供的电解装置用于电镀，能够制备多层不同致密程度的电镀层，这为新材料和装备的开发提供了更多的可能。因此，本发明具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于电解技术领域，具体涉及一种具有离子陷阱的电解装置、电解方法和电镀方法。

背景技术

电解是一种重要的工业生产方法，其是利用在作为电子导体的电极与作为离子导体的电解质的界面上发生的电化学反应进行化学品的合成、高纯物质的制造以及材料表面的处理的过程。通电时，电解质中的阳离子移向阴极，吸收电子，发生还原反应，生成新物质；电解质中的阴离子移向阳极，放出电子，发生氧化反应，生成新物质。

常用的电解工艺包括电解水制氢、制氧，电解食盐水制碱，冶金行业的电解提纯和表面加工的电镀等。这些电解工艺均属于高耗能产业。因而，如何降低电解工艺的能耗，一直是本领域关注的重要问题。现有的降低电解能耗的方法包括：降温、减小正负电极间距、增大电解液导电性等。然而，这些方法对能耗的降低效果仍然不够理想，因而降低能耗仍然是有待电解工艺领域解决的重大问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种具有离子陷阱的电解装置、电解方法和电镀方法，目的在于降低电解工艺的能耗。

一种具有离子陷阱的电解装置，包括电解槽、阳极和阴极，所述电解槽中还设置有辅助电极，所述辅助电极中包括导体部，所述导体部外部包裹有绝缘壳。

优选的，所述辅助电极位于阳极和阴极之间的区域内。

优选的，所述辅助电极位于阳极和阴极的下方或者侧面。

优选的，所述阳极和辅助电极的形状为筒状，所述阳极套设在所述辅助电极外部，所述阴极位于所述辅助电极内部。

优选的，所述辅助电极为网状结构。

优选的，所述电解槽中装有电解体系，所述电解体系为液态电解质或水凝胶。

本发明还提供一种电解方法，所述电解的过程在上述电解装置中进行，在电解过程中，交替或持续进行如下步骤：

[1]在辅助电极上加载比阳极上的电压值更低的电压，将阳极表面生成的阳离子驱赶到辅助电极；

[2]在辅助电极上加载比阴极上的电压值更高的电压，将阴极表面生成的阴离子驱赶到辅助电极。

优选的，所述电解的具体工艺为：电解水制氢、电解水制氧、电解食盐水制碱、电解提纯或电镀。

优选的，所述辅助电极上加载的电压为脉冲电压；

和/或，所述辅助电极上加载的电压相对于阳极或阴极上电压的大小为1至4万伏。

本发明还提供一种电镀方法，所述电镀的过程在上述电解装置中进行，在电镀过程中，通过改变辅助电极上加载的电压的大小调节电镀层在工件表面的致密程度。

本发明中，所述“水凝胶”是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解。作为一种优选方式，本发明中的水凝胶可选择低交联型聚丙烯酸盐型高吸水性树脂。