[实用新型]多功能高效金属锌电解还原设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种多功能高效金属锌电解还原设备。

背景技术

随着碱性锌电池的快速发展，金属锌在电池行业的需求量大幅度增加，但由于金属锌在氧化还原过程中晶格的变化特性，我们很难将碱性锌电池制作成传统意义上的充电电池(即二次电池)，所以目前电池行业内的金属锌大部分被用于制造一次性电池，在造成资源浪费的同时，也限制了金属锌在电池制造行业性能优势的发挥。虽然有一些企业在进行电池回收的过程中，探索出了一些金属锌还原技术，但效果均不理想，效率也不高。

锌-空气金属燃料电池的迅猛发展为二次碱性锌电池开拓出了一条崭新的道路。二次锌-空气锌空气金属燃料电池体外充电的循环利用方式，巧妙地回避了金属锌在直接充电过程中晶格变化的劣势，充分利用了金属锌的性能优势，成为一种具有巨大使用空间的新型二次碱性锌电池。

二次锌-空气电池的出现，对金属锌的体外充电方式和效率提出了很高的要求，并且成为一个有待解决的难题。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种多功能高效金属锌电解还原设备。

为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案：

一种多功能高效金属锌电解还原设备，包括一电解槽，电解槽内置有碱性电解液，所述的阳极由板网结合式阳极体构成，阳极板与导电铜排连接；所述的阴极由阴极板与导电铜排连接构成。

所述的板网结合式阳极体采用半网篮式结构，一侧及底部为阳极板材，其它侧面为网篮，阳极板与网篮间为阳极收集袋。

所述的板网结合式阳极体的阳极板表面积形状及大小与阴极板表面积的形状及大小相等。

所述的板网结合式阳极可以装入反应后的含有金属锌、氧化锌和锌酸盐的碎渣，进行电解还原；也可以将含有高浓度锌酸盐的碱性电解液电解还原。

本实用新型的优点是：

1、具有两种功能，可以电解还原两种金属锌废料。

2、操作简单、方便，减少电解还原过程的附加程序。

3、减少电解成本，从而提高电解效率。

4、本设备电解还原的海绵状金属锌具有非常优异的放电性能。

附图说明

图1为本实用新型剖面示意图

图2为本实用新型板网结合式阳极结构示意图

图3为本实用新型阴极结构示意图

具体实施方式

如图1所示，本实用新型多功能高效金属锌电解还原设备包括一电解槽2，电解槽内置有碱性电解液3，所述的阳极5由板网结合式阳极体构成，其采用半网篮式结构，一侧及底部为阳极板材6，其它侧面为网篮8，阳极板与网篮间为阳极收集袋4。阳极板6与导电铜排连接；所述的阴极由阴极板1与导电铜排7连接构成。

图2给出了本实用新型板网结合式阳极结构示意图，在阳极5的上端设阳极电源接口9，导电铜排与阴极板联成一体，固定在电解槽上，阴极电源接口10与外部电源负极连接。

图3给出了本实用新型阴极结构示意图，在阴极1的上端设阴极电源接口10，所述的导电铜排7与阳极板联成一体，固定在电解槽上，阳极电源接口9与外部电源正极连接。

本实用新型的主要创新点在于对阳极的新型设计：采用板网结合式结构阳极，可以电解还原碎锌渣(主要成分为金属锌、氧化锌和锌酸盐)，也可以电解还原含有高浓度锌酸盐的碱液。

电解还原过程的反应方程式如下：

1、金属锌的电解还原过程

阳极反应：Zn+2OH^--2e→ZnO+H₂O↑

阴极反应：ZnO+H₂O+2e→Zn+2OH^-

总反应：Zn→Zn

2、氧化锌的电解还原过程

阳极反应：2H₂O-2e→2OH^-+H₂↑

阴极反应：ZnO+H₂O+2e→Zn+2OH^-

总反应：ZnO+3H₂O→Zn+4OH^-+H₂↑