[实用新型]一种电解制备金属钠的阴极装置

说明书

本实用新型公开一种电解制备金属钠的阴极装置，包括隔膜陶瓷管和阴极体，隔膜陶瓷管底部密封，顶部设有第一连接件，隔膜陶瓷管与第一连接件之间设有密封件Ⅰ，第一连接件内设有密封件Ⅱ；隔膜陶瓷管内壁与密封件Ⅱ之间形成密闭的精钠暂存腔，阴极体设置在精钠暂存腔内，阴极体连有阴极管，阴极管穿过密封件Ⅱ和第一连接件，向隔膜陶瓷管外延伸至精钠储存罐；密封件Ⅱ上设有进气口，进气口连有进气管，进气管穿过第一连接件，向隔膜陶瓷管外延伸至惰性气体储存罐；通入惰性气体对高纯钠进行保护，且调节惰性气体压力让精钠暂存腔内的高纯钠液体排出。本装置结构简单，气密性好，运输方便，排钠方便及完全，有效防止空气及管路零部件污染。

技术领域

本实用新型涉及一种电解制备金属钠的阴极装置，尤其涉及一种以氢氧化钠熔融电解制备金属钠的阴极装置，属于金属钠的熔融电解制备或提纯技术领域。

背景技术

钠是地球上分布最广的元素之一，其重量约占地壳总重量的2 .83％，居第6位。基于金属钠的化学性质活泼（如：还原性）、熔点低，以及具有良好的导热性、比热容、导电性等一系列特点，应用范围很广。其可用于制造二次能源钠硫电池，从稀有金属化合物中还原稀有金属，涡轮增压发动机中的冷却剂，钠冷快中子核反应堆冷却剂以及潜艇上用的供氧剂超氧化钠等等。尤其近年来福建霞浦钠冷快堆600MW示范电站的建设，高纯金属钠市场在不断拓展，随着霞浦钠冷快堆示范电站的成功运行，将会有大量的钠冷快堆应用于消减目前普通核电站所产生的核废料，据推测：一座钠冷快堆可以消耗五座相同规模的普通核电站的核废料，由此可见，高纯金属钠的市场前景将会非常广阔。

国家知识产权局于2015年07月29日公开了一种公告号为CN104805469A，名称为“一种电解制备金属钠装置的阴极电解槽”的发明专利文献，公开：包括电解槽主体、Na-β-Al₂O₃隔膜管、顶盖以及密封结构，Na-β-Al₂O₃隔膜管为顶部开口，底部封闭，并设置在电解槽主体的内部，顶盖设置在电解槽主体的上方，Na-β-Al₂O₃隔膜管的顶部伸入顶盖的内部，密封结构将顶盖与电解槽主体连接，密封结构将Na-β-Al₂O₃隔膜管固定，并使Na-β-Al₂O₃隔膜管的外壁与电解槽主体的内壁之间形成密闭空腔，该空腔为阴极室，Na-β-Al₂O₃隔膜管的内部与顶盖的内部之间的密闭空腔为阳极室。

国家知识产权局于2018年05月18日公开了一种公告号为CN108048871A，名称为“用于制备高纯金属钠的电解单元”的发明专利文献，公开：包括隔膜陶瓷管、绝缘陶瓷环和阴极部件，阴极部件包括电极棒和金属外罩，电极棒位于隔膜陶瓷管内，金属外罩通过法兰与绝缘陶瓷环连接；金属外罩上设有金属钠液导管，金属钠液导管的一端与电极棒连接，金属钠液导管与电极棒连接处设有精钠内出口，金属钠液导管的另一端为精钠外接口，所述金属外罩上设有电极接口。

上述技术方案存在如下不足之处：

一、由于陶瓷隔膜形状很难做到标准化，因而必须要在陶瓷隔膜的热封接处进行切割，这样会造成陶瓷隔膜很容易从这里破损；

二、由于要热封接，目前热封接成品率较低，造成成本高；

三、维护时，由于更换的部件为包括陶瓷隔膜和陶瓷环热封接件，因而更换的过程复杂和维护成本高；

四、陶瓷隔膜内没有惰性气体保护液态金属钠，高温液态金属钠容易暴露在空气中，形成氧化物甚至燃烧，因而对密封的质量提出了更高的要求。