国标-》一种电解制备过硫酸铵用的节能阴极材料
1998年9月第8卷增刊2 中国有色金属学报
Nonrcrlr椒ls Tbe Me妇b V01(8勒刚2 Chi册,e J姗时of Sep(1998
一种电解制备过硫酸铵用的节能阴极材料
韦群燕陈景
(昆明贵金属研究所。昆明650221)
摘 要 研究了5种阴极材料对槽电压的影响。采用铂片作为阳极，电解渍组成为3009,i(HzS04
和2009,i，(NH()2S04。综合实验表明4#新阴极材料是一种性能优越的阴极材料。从材料的朗极极化
曲线得到其析氢过电位可比传统的铅阴极低O 6V以上。长期电解试验结果表明，新阴饺材料有较高
阿稳定性和节能的优点，此外也具有体积小、无沉积物和易维修的特点。 关键词阴极材料过电
位铅酮酸过渡金属
寻找性能优越的电极材料来降低槽电压是 过程中电极的变化。选用的阴极材料裁成20 一个重要的研究方向。在电解制备双氧水的工 cm×5一，用金相砂纸抛光。用酒精擦洗，蒸
艺中，已采用w—Pt复合电极 ，该种电极具 馏水冲净。
有槽电压低、寿命长和铂族金属用量少等优 300 g,L， (4)电液组成:H2S04 点;已有关于镀铂电极作为阴极用于氯碱工业 2009,L，添加荆20mL,L。 (NH4)2S04 的
[21;很多过渡金属及其合金已经作为析 报道
氢电极在水电解中使用i318】。然而，铅仍然作
为电解制备过硫酸铵的阴极在电解工厂使用。
铅阴极导致高的槽电压;电极逐渐被电解液腐
蚀产生PbS04沉淀，沉积到槽底形成铅泥。
此研究在硫酸介质中具有较低氢过电位的节因
阴极材料有较大的实用价值。本文选择过渡能
属元素如钨、钼、镧、锆等进行研究。 金
1实验方法及装置
胭1横拟工业化的电解擅蓑置
t一冷却术;2一焉膜;3一朋掘;4一w(n阳极; (1)采用恒温H型电解池，将铂片裁成
5一阳极电渣入口;6一阴极溢流口;7一阳极液出口 o(11 cm×0(53 cln作为阳极，选用5种材料均
cm×2(5 裁成1(0 cm作为阴极。在恒电流f^
2结果与讨论=180 mA下，测定各种材料所对应的槽电压
随时间的变化关系。
2(1电极材料的选择 的一面，另一面靠近鲁(2)极化曲线的测定:用蜡封住研究电极
电解合成过硫酸铵时，其阴极反应是氢析 金毛细管。参比电极为
饱和甘汞电极(SCE)。采用稳态电流单程线性 出反应(HER)。金属的电化学特性决定其氢 扫描测定稳态极化曲线。 过电位。根据各种金属及台金的电化学特性，
(3)模拟工业生产过硫酸铵的电解设备， 选择5种材料作为阴极，在H型电解池中比较 设计一套电解槽装置(见图1)来研究实际电解 它们对槽电压的影响。这5种材料分别为:1
?455第8卷增刊2 韦群燕等:一种电解制备过硫酸铵用的节能阴极材材料
铅电极降低过电位高达0 694V。
证明
住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问
4#材#为铅片;2#为铅一钙一稀土合金材料;3#、4
#为过渡金属或合金;5#为铜基镀铂。实验 料在硫酸介质中具有较高的析氢催化能力。
A,cm2，阴极条件为阳极电流密度J日=0(58
A,cm2，测得各种材料的 电流密度J阿=0(026
槽电压与时间关系见图2。
之
景
Ig[J“A?cm4)]
朗3蛆和4#电撮的Ta|el阴曩掇化曲线125?)
2 4电极材料的稳定性 分别采用4#新材料
与铅片作为电解制备
田2檀电压与时问的关系 过硫酸铵的阴极，在长达6个月的实际运行
58A,cra2，25"C)(』_=0 026“m，;J目=O
中，考察电极材料的变化情况。在此期间槽电 ?--1#;?--2#;?--3#;?_#;vq#
压的测试结果表明(与铅阴极材料相比(4#
从图2可以看出，3#、4#和5#电板的 材料仍能降低0(6v以上的槽电压，并且电极槽电压均比铅阴极低0(5V，5#镀铂电极的槽 表面光亮无点蚀，而铅阴极表面变灰白，槽底电压最低。 有铅泥沉积，所以在实际电解过程中，4#材
从材料的加工性能、来源及价格综合考 料具有寿命长及高的稳定性。虑，4#电极具有槽电压低、不使用贵金属、材 鉴于4#材料具有较高的留性和较强的加料来源方便等优点，因此，确定它为较优阴极 工性能。如采用0(2 rtml厚的片材即可代替较材料。进行一系列与铅阴极的对比实验。 厚重的铅板，这不仅可以节省原材料的费用(2(2电极材料的耐腐蚀试验 而且还较轻便，易于使用过程中维修电极。
将4#电极与铅阴极分别放入电解液中。
在25?和45?的恒温条件下，测定电极材料 的质参考文献
4#电极的 量增减情况。实验结果表明:质量几乎没有变化，表面光洁如新，而铅阴
I罗寮华，繁居正(黄金属(1986，7(2):14 极
2 Grove D VPlalInttm Metals Rev(1985(29(3):98 的质量则在25?和45?下分别增加0(09,和
3 Brown M N D E(Mahmood and Ttrmer A K(Bectrochem
0(14,，可见4#电极具有稳定的耐腐蚀性能。 Ac忸(1984(29f 155I
2(3电极材料的Talel极化曲线 4 I A and Vasu K I(J 32(Kai Electmnehe蚰(1990+20l Appl
5 A and Vasu 在实际电解液中，测得铅片与4#电极材 Zajl KI】Ap讲Eleet—chem(1992(22:
’ 47l料的极化曲线(图3)。
V 6 A and Venkate蛆n Int KK由I J Energy，1988(Hyd喇en 经过线性回归得到Tafel曲线斜率:4#材
13:215
料bv=0(098，铅片b。=0(126。在电流密度7 FanC“alChem J ，1993(71:570Eng
0(026A,cm2下，4#电极的过电位为0(49V， 8 de Gotmales Gb M E K J and J Appl
Electrochem(1992(
铅片过电位为1(184V，可见4#电极材料比 22:973( (绾辑袁赛前)
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