[发明专利]一种氯化铝电解制备金属铝的双极性电极板及其使用方法

权利要求书

1.一种氯化铝电解制备金属铝的双极性电极板，其特征在于，该氯化铝电解制备金属铝的双极性电极板包括双极性电极板基块和绝缘块，双极性电极板基块分为阴极端和阳极端，在双极性电极板基块中，除了阴极端和阳极端的端面外，其余四周均设置连接绝缘块，并且绝缘块的宽度需要满足以下关系式：

(ρ_C·h+ 2.15/D·S) ρ_L·(b+h)

上式中，ρ_C为双极性电极板基块的电阻率，单位为Ω∙cm；h为双极性电极板基块厚度，单位为cm；ρ_L为电解质的电阻率，单位为Ω∙cm；D为电流密度，单位为A/cm²；S为双极性电极板基块中阴极端或阳极端的平面面积，单位为cm²；b为绝缘块宽度，单位为cm。

2.根据权利要求1所述的氯化铝电解制备金属铝的双极性电极板，其特征在于，所述的氯化铝电解制备金属铝的双极性电极板中，双极性电极板基块的材质为炭材料，绝缘块的材质为耐电解高温和耐电解质腐蚀的绝缘材料。

3.一种基于权利要求1所述的氯化铝电解制备金属铝的双极性电极板的电解槽，为多室槽，电解槽包括壳体，壳体密闭形成腔体，在壳体上端设置有氯气出口，在壳体腔体的下部为储铝区域；储铝区域上方的腔体为电解区域，在电解区域内，从上至下，分布设置有电极组，电极组中的各个电极将电解区域分割形成多个电解室；

其特征在于，所述的电极组包括阴极、阳极和权利要求1所述的氯化铝电解制备金属铝的双极性电极板，在电极组上端为阳极，电极组下端为阴极，在阴极和阳极之间设置有N个氯化铝电解制备金属铝的双极性电极板，其中，N为大于等于1的正整数；氯化铝电解制备金属铝的双极性电极板上部为阴极端，下部为阳极端。

4.根据权利要求3所述的氯化铝电解制备金属铝的双极性电极板的电解槽，其特征在于，电解槽的设置方式，选用以下设置方式中的一种或几种：

a.根据AlCl₃的物态，电解槽的设置方式分为：

(1)当使用固态AlCl₃为原料，则在电解槽上端设置固态氯化铝加料口；

(2)当使用气态AlCl₃为原料，在阴极和双极性电极板的阴极端内部设有气态AlCl₃通气槽，在每个气态AlCl₃通气槽内，向阴极和双极性电极板的阴极端表面设置有多个分布式给料管道，用于和电极上方的电解室相通，多个气态AlCl₃通气槽通过总给料管道和气态AlCl₃入口连通，用于气态AlCl₃的通入；其中，分布式给料管道的通孔总面积占阴极端或阴极的面积百分比为10-30%；

b.在阳极和双极性电极板的阳极端设置有多个凹槽，用于避免阳极电解产生的氯气形成大气泡，通过凹槽的作用，加快气泡的逸出速率；

c.电极组中的电极和水平方向有倾角，有利于氯气的逸出，倾角的角度为1.5°~30°；

d.在阴极和双极性电极板的阴极端设置一层二硼化钛层，有利于改善阴极电解产生的铝液与阴极的湿润性，使得生成的铝液更好的平铺在阴极表面。

5.根据权利要求3所述的氯化铝电解制备金属铝的双极性电极板的电解槽，其特征在于，所述的电解槽，其壳体为双层材质，外层为不锈钢层，内层为保温层，保温层材质为轻质保温砖或耐火砖；

在电解区域内壁设置有非导电性耐火材料层，非导电性耐火材料层为碳化硅层或者塞隆陶瓷材料；

在储铝区域的内壁设置有炭材质层。