[发明专利]圆柱形电极

说明书

发明背景

本发明涉及用于电化学方法的圆柱形电极，特别是由具有表面催化活化作用的中心金属导体组成的圆柱形电极。

技术状况

圆柱形电极的应用已知用于电化学的几种情形；圆柱形电极，多数情形中同轴地置于中空圆柱形反电极的内部，通常应用于电渗析(US20030010639)、水电解(DE19636171)、臭氧生产(JP2001198574)和其他应用。然而，采用圆柱型、大部分共轴的电极形状的最重要的方法是从含水溶液中回收金属(例如参见US6451183或DE19749445)，和从各种污染物处理废水(工业废水、生活废水和其它废水)，使其可饮用或纯化(例如US5635040)。圆柱形，特别是在小尺寸的电化学电池上，提供了重要的优点，特别是在流体分布方面。取决于所考虑的方法，圆柱形电极可以同时是阳极或阴极；多数情形中，这种电极适用于气体析出反应，例如氢阴极析出或者氧、臭氧或氯阳极析出。析出气体的反应，特别是阳极的反应，必须被催化由此以足够的效率进行；由此，现有技术的圆柱形电极由用经常基于金属氧化物的催化剂涂覆的金属圆柱形导电载体(通常为钛或其它阀金属(valve metal)，在阳极情形中)组成，取决于将析出的气体和所需电位的类型，是众所周知的。将催化剂涂层施加到圆柱形载体的方法，是将圆柱形载体用前体涂刷，且随后通过高温热处理的方式(350-700℃)将该前体转化。用前体溶液涂刷金属电极优选地通过静电喷雾方法来进行；此时在施加的均匀性方面来看，圆柱形相对于平面形来说是更少有利的。另外，该催化涂层具有有限的操作寿命(典型地为1-5年，取决于应用)。一旦最初的涂层失效，必须通过机械方法将其彻底清除并储存；该涂层清除操作对于圆柱形是特别费力的，特别是对于小尺寸的那些。任意情形中，保存电极的催化活性所需的长时间导致对设备操作不期望的限制，替换地强加了生产的临时暂停，整个设备的超尺寸使计划的环状电极再活化或者需要保存相当大量的替换电极，这点从投资成本观点来看是非常费力的方案。

由此，本发明的目的是提供一种用于电化学方法的圆柱形电极，其克服了现有技术的局限。另一方面，本发明的目的是提供一种圆柱形电极，其使得催化涂层的施加或者保存的容易性增加。另一方面，本发明的目的是在工艺管理效率方面提供一种用于圆柱形电极的催化再活化的改进方法。通过下列说明将阐明这些和其它目的，该说明为本发明的例证且并非限定其范围。

发明

第一方面，本发明涉及一种用于气体析出的电极，所述电极包括作为集电器的导电芯，可分离的组件例如网或实心的、穿孔的或多孔的片从外部固定到所述导电芯上，其由导电材料制成。非常优选的实施方式中，该可分离的组件上具有催化涂层且构成该电极的活性元件。本发明的电极形状特别适合用于电冶金或水处理工艺中氧、臭氧或氯析出的阳极的构造。此时，导电圆柱形芯有益地由阀金属制成，最典型的情形中为钛。该圆柱形芯可以为任意尺寸，最典型的直径为1-25cm，取决于应用。该可分离的组件优选为金属网或金属片，其可以有益地由导电芯的相同材料制成，优选地厚度为0.3-0.8 mm，但是其它厚度同样是可能的。

第二方面，本发明涉及一种用于使具有失效的催化涂层的圆柱形阳极再活化的方法，所述方法包括将具有催化涂层的可分离的元件从外部施加到电极上。

本发明将更好地包括参照仅为示例性目的的下列附图。

附图说明

图1A-C显示本发明电极的第一种实施方式，图1A中显示了作为分开的组件的圆柱形导电芯和金属片或金属网，图1B和1C中显示了分别为俯视图和侧视图中装配的相同组件。

图2A-B显示了本发明电极的第二种实施方式，图2A中显示了沿着导电芯的母线焊接的金属片或金属网，且图2B中为在导电芯周围卷起(roll)且用焊点固定的相同金属片或金属网。

附图的详细说明

图1A-C中显示了本发明电极的第一种实施方式；特别地，图1A中显示了圆柱形导体(100)的俯视图，其可以由金属棒或金属中空圆柱体组成，所述金属例如为钛或者在阴极情形中为不锈钢。该圆柱形导体(100)，其装配好后作为本发明电极的导电圆柱形芯，也可以是现有技术的圆柱形电极，例如具有失效的催化涂层的电极。