Электроды_для_электролиза_воды

Электроды_для_электролиза_воды

Материал для изготовления электродов электролизера

Владельцы патента RU 2282679:

Изобретение относится к материалам для изготовления электродов, используемых при электролизе жидкости, преимущественно питьевой воды. Материал содержит порошкообразный кремний, порошкообразный графит и связующее при следующем соотношении компонентов, мас.%: порошкообразный графит — 20-79, порошкообразный кремний — 79-20, связующее — остальное. Технический эффект — улучшение качества обработки питьевой воды разного состава и обеспечение насыщения ее ионами кремния, что благоприятно сказывается на здоровье человека. 1 табл.

Изобретение относится к электрохимической технологии обработки жидкой среды и касается материала для изготовления электродов электролизера с целью получения экологически чистых растворов, которые могут быть использованы в здравоохранении. промышленности и сельском хозяйстве.

Известны электроды электролизера, изготовленные из нержавеющей стали (см. Маловичко А. "Очищение почек". Санкт-Петербург, ТОО "Респкс", 1998, С.183).

Недостатком данного материала является то, что анод из стали растворяется. В результате жидкость насыщается ионами железа, хрома и др. и как следствие этого ухудшается качество жидкости, особенно питьевой воды.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является материал для изготовления электродов электролизера, содержащий углерод (см. патент РФ на полезную модель №43542, кл. С 02 F 1/46, 27.01.2005 г.).

Этот материал является экологически чистым и не загрязняет жидкость вредными примесями, особенно если такая жидкость используется в качестве питьевой воды. Недостатком данного материала является то, что в процессе электролиза происходит его разрушение на молекулярном уровне. Продукты разрушения попадают в жидкость, загрязняют ее и делают темной.

Другим серьезным недостатком прототипа является активное разрушение анода, в результате чего сокращается срок его работы.

Технической задачей изобретения является повышение эксплуатационных качеств материала за счет снижения степени его разрушения и уменьшение загрязнения обрабатываемой в электролизе жидкости.

Поставленная техническая задача достигается тем, что материал для изготовления электродов электролизера, содержащий углерод, согласно изобретению дополнительно содержит порошкообразный кремний и связующее, а в качестве углерода — порошкообразный графит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Порошкообразный графит 20-79
Порошкообразный кремний 79-20
Связующее остальное

В качестве связующего может быть взят чистый крахмал, подсолнечное масло и др. экологически чистые вещества подобного назначения.

Данный материал может быть получен следующим образом.

Берут порошкообразный кремний или его разновидность — порошкообразный карбид кремния, графит в соответствующих пропорциях и связующее. Вся смесь тщательно перемешивается. Из этой смеси формуют методом прессования электроды (аноды, а в ряде случаев и катоды) и спекают их в печи при температуре 1800-2100°С.

При изготовлении материала и выборе ингредиентов исходят из следующего:

Так как материал применяется для изготовления электродов электролизера, то учитывается его электрохимическая стойкость (количество циклов электроактивации воды), электрическое сопротивление, минерализация или солесодержание обрабатываемой воды и степень насыщения воды ионами кремния. При этом учитывали, что с повышением содержания углерода в материале снижается электрическое сопротивление электрода и уменьшается электрохимическая стойкость электродов (анодов). Также при этом уменьшается насыщение воды ионами кремния. Такой материал наиболее подходит для воды с увеличенным солесодержанием — более 1000 мг/л. Материал с повышенным содержанием кремния и пониженным содержанием углерода имеет повышенное электрическое сопротивление, но высокую электрохимическую стойкость. В этом случае вода больше насыщается ионами кремния. Данный материал целесообразнее применять для вод со слабой минерализацией.

Сказанное подтверждается нижеприведенными примерами.

Материал готовили из 20 мас.% порошкообразного кремния и 79 мас.% порошкообразного графита. В качестве связующего использовали пищевой крахмал. Электрическое сопротивление материала не превышало 10 Ом, электрохимическая стойкость составила 1470 циклов. Содержание ионов кремния в воде составило 5,1 мг/л. Наиболее целесообразно применять такие электроды для воды с минерализацией больше 1000 мг/л.

Читайте также:  Как_пользоваться_сканером_видео

Материал готовили из 50 мас.% порошкообразного кремния, 49 мас.% порошкообразного графита и 1 мас.% подсолнечного масла. По результатам испытаний стойкость электродов, изготовленных из этого материала, составила 1820 циклов, а электрическое сопротивление — 10-30 Ом. Содержание ионов кремния в воде составило 6,5 мг/л. Данные электроды могут быть использованы при обработке питьевой воды с минерализацией 500-1000 мг/л.

Материал готовили из порошкообразных веществ — 20 мас.% графита и 79 мас.% кремния и связующего — пищевого крахмала 1 мас.%. Из данного материала были изготовлены аноды для электролизеров питьевой воды. По результатам испытаний электрохимическая стойкость этого материала составила не менее 2500 циклов электроактивации воды (см. табл.1). Электрическое сопротивление этого материала составило 30-50 Ом. Данные электроды могут быть применены при обработке питьевой воды (или других жидкостей) с минерализацией не больше 500 мг/л. Максимальное содержание ионов кремния в воде составило 8,2 мг/л.

Оптимальный состав материала установлен в ходе длительных испытаний. Результаты испытаний обобщены и приведены в таблице 1.

Использование предлагаемого материала позволяет улучшить качество обработки питьевой воды разного состава и обеспечить насыщение ее ионами кремния. Это благоприятно сказывается на здоровье человека.

Таблица 1
п/п Содержание инград., мас.% Эл. хим. стойкость, кол. циклов Электр. сопр-е, Ом Минер-ция воды, мг/л Содерж. Si в воде, мг/л
Si С
1. 20 79 1500 5-10 Больше 5,1
2. 50 49 1800 10-30 500/1000 6,5
3. 70 20 2500 30-50 Меньше 8,2

Материал для изготовления электродов электролизера, содержащий углерод, отличающийся тем, что он дополнительно содержит порошкообразный кремний и связующее, а в качестве углерода — порошкообразный графит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Материал для изготовления электродов электролизера

Владельцы патента RU 2282679:

Изобретение относится к материалам для изготовления электродов, используемых при электролизе жидкости, преимущественно питьевой воды. Материал содержит порошкообразный кремний, порошкообразный графит и связующее при следующем соотношении компонентов, мас.%: порошкообразный графит — 20-79, порошкообразный кремний — 79-20, связующее — остальное. Технический эффект — улучшение качества обработки питьевой воды разного состава и обеспечение насыщения ее ионами кремния, что благоприятно сказывается на здоровье человека. 1 табл.

Изобретение относится к электрохимической технологии обработки жидкой среды и касается материала для изготовления электродов электролизера с целью получения экологически чистых растворов, которые могут быть использованы в здравоохранении. промышленности и сельском хозяйстве.

Известны электроды электролизера, изготовленные из нержавеющей стали (см. Маловичко А. "Очищение почек". Санкт-Петербург, ТОО "Респкс", 1998, С.183).

Недостатком данного материала является то, что анод из стали растворяется. В результате жидкость насыщается ионами железа, хрома и др. и как следствие этого ухудшается качество жидкости, особенно питьевой воды.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является материал для изготовления электродов электролизера, содержащий углерод (см. патент РФ на полезную модель №43542, кл. С 02 F 1/46, 27.01.2005 г.).

Этот материал является экологически чистым и не загрязняет жидкость вредными примесями, особенно если такая жидкость используется в качестве питьевой воды. Недостатком данного материала является то, что в процессе электролиза происходит его разрушение на молекулярном уровне. Продукты разрушения попадают в жидкость, загрязняют ее и делают темной.

Читайте также:  У11фи_23_явление_электромагнитной_индукции

Другим серьезным недостатком прототипа является активное разрушение анода, в результате чего сокращается срок его работы.

Технической задачей изобретения является повышение эксплуатационных качеств материала за счет снижения степени его разрушения и уменьшение загрязнения обрабатываемой в электролизе жидкости.

Поставленная техническая задача достигается тем, что материал для изготовления электродов электролизера, содержащий углерод, согласно изобретению дополнительно содержит порошкообразный кремний и связующее, а в качестве углерода — порошкообразный графит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Порошкообразный графит 20-79
Порошкообразный кремний 79-20
Связующее остальное

В качестве связующего может быть взят чистый крахмал, подсолнечное масло и др. экологически чистые вещества подобного назначения.

Данный материал может быть получен следующим образом.

Берут порошкообразный кремний или его разновидность — порошкообразный карбид кремния, графит в соответствующих пропорциях и связующее. Вся смесь тщательно перемешивается. Из этой смеси формуют методом прессования электроды (аноды, а в ряде случаев и катоды) и спекают их в печи при температуре 1800-2100°С.

При изготовлении материала и выборе ингредиентов исходят из следующего:

Так как материал применяется для изготовления электродов электролизера, то учитывается его электрохимическая стойкость (количество циклов электроактивации воды), электрическое сопротивление, минерализация или солесодержание обрабатываемой воды и степень насыщения воды ионами кремния. При этом учитывали, что с повышением содержания углерода в материале снижается электрическое сопротивление электрода и уменьшается электрохимическая стойкость электродов (анодов). Также при этом уменьшается насыщение воды ионами кремния. Такой материал наиболее подходит для воды с увеличенным солесодержанием — более 1000 мг/л. Материал с повышенным содержанием кремния и пониженным содержанием углерода имеет повышенное электрическое сопротивление, но высокую электрохимическую стойкость. В этом случае вода больше насыщается ионами кремния. Данный материал целесообразнее применять для вод со слабой минерализацией.

Сказанное подтверждается нижеприведенными примерами.

Материал готовили из 20 мас.% порошкообразного кремния и 79 мас.% порошкообразного графита. В качестве связующего использовали пищевой крахмал. Электрическое сопротивление материала не превышало 10 Ом, электрохимическая стойкость составила 1470 циклов. Содержание ионов кремния в воде составило 5,1 мг/л. Наиболее целесообразно применять такие электроды для воды с минерализацией больше 1000 мг/л.

Материал готовили из 50 мас.% порошкообразного кремния, 49 мас.% порошкообразного графита и 1 мас.% подсолнечного масла. По результатам испытаний стойкость электродов, изготовленных из этого материала, составила 1820 циклов, а электрическое сопротивление — 10-30 Ом. Содержание ионов кремния в воде составило 6,5 мг/л. Данные электроды могут быть использованы при обработке питьевой воды с минерализацией 500-1000 мг/л.

Материал готовили из порошкообразных веществ — 20 мас.% графита и 79 мас.% кремния и связующего — пищевого крахмала 1 мас.%. Из данного материала были изготовлены аноды для электролизеров питьевой воды. По результатам испытаний электрохимическая стойкость этого материала составила не менее 2500 циклов электроактивации воды (см. табл.1). Электрическое сопротивление этого материала составило 30-50 Ом. Данные электроды могут быть применены при обработке питьевой воды (или других жидкостей) с минерализацией не больше 500 мг/л. Максимальное содержание ионов кремния в воде составило 8,2 мг/л.

Оптимальный состав материала установлен в ходе длительных испытаний. Результаты испытаний обобщены и приведены в таблице 1.

Читайте также:  Кровать_из_ящиков_своими_руками_фото

Использование предлагаемого материала позволяет улучшить качество обработки питьевой воды разного состава и обеспечить насыщение ее ионами кремния. Это благоприятно сказывается на здоровье человека.

Таблица 1
п/п Содержание инград., мас.% Эл. хим. стойкость, кол. циклов Электр. сопр-е, Ом Минер-ция воды, мг/л Содерж. Si в воде, мг/л
Si С
1. 20 79 1500 5-10 Больше 5,1
2. 50 49 1800 10-30 500/1000 6,5
3. 70 20 2500 30-50 Меньше 8,2

Материал для изготовления электродов электролизера, содержащий углерод, отличающийся тем, что он дополнительно содержит порошкообразный кремний и связующее, а в качестве углерода — порошкообразный графит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Материалы электродов

Электродами могут служить многие металлы, графит и некоторые окислы, обладающие электронной или дырочной проводимостью. При прохождении постоянного тока на катоде накапливаются электроны, которые ассимилируются ионами или молекулами, содержащимися в растворе; на аноде ионы, атомы или молекулы отдают электроны. На катоде могут выделяться газообразные, твердые нерастворимые или растворимые в электролите вещества. Водород при электролитическом выделении способен растворяться в некоторых металлах (платина, палладий, железо, никель). Если катодом служат окислы железа, свинца и других металлов, то они восстанавливаются атомарным водородом до свободных металлов. При анодной реакции в первую очередь окисляется вещества с более отрицательным окислительным потенциалом. Если продукты окисления анода нерастворимы, на нем может образоваться пассивирующая окисная или солевая пленка, в результате чего потенциал анода смещается в положительную сторону и становится возможным окисление одного из веществ, содержащихся в растворе.

Металлические аноды могут быть: а) нерастворимыми или инертными (Pt, Au, Ir, графит или уголь и др.), при электролизе они служат лишь передатчиками электронов; б) растворимыми (активными); при электролизе они окисляются.

При прохождении переменного тока через электролизер полярность электродов периодически меняется, что приводит к чередованию на одном и том же электроде процессов окисления и восстановления. В этом случае продукты электролиза взаимодействуют между собой или превращаются электрохимическим путем а исходные вещества. Поэтому переменный ток в электролизе не применяется.

Выбирая материал для катода, учитывают способность металла поглощать водород, коррозионную стойкость его, а также влияние на скорость реакции восстановления.

Сложнее обстоит дело с выбором материала для анода, поскольку он способен окисляться. Анод не будет растворяться, если его окислительный потенциал больше, чем у веществ, содержащихся в растворе; вещество анода должно труднее окисляться, чем вещество, которое желательно окислить. Наиболее трудно окисляются платина, золото, серебро, графит. При электрорафинировании и электрополировке (полировка металла с применением электроэнергии), гальванопластике и гальваностегии аноды изготавливают из того же металла, какой восстанавливается на катоде. Тогда вещество анода окисляется и в виде катионов переходит в раствор. Катионы, достигая катода, восстанавливаются на нем снова до металла. Окислительные потенциалы фтора, марганцовокислого калия, двуокиси свинца, перекиси водорода, надсерной кислоты более положительны, чем потенциалы остальных веществ, из которых можно было бы изготовить аноды. Казалось бы, что эти вещества электролизом получить нельзя. Однако возможны случаи, когда па поверхности анода при электролизе образуются нерастворимые соединения, которые пассивируют анод и делают его инертным (образование окислых пленок на нержавеющих сталях, хроме, никеле, а также пленки из хлористого серебра на серебре при электролизе, растворов хлоридов).

Ссылка на основную публикацию
Электрическая_проводка_на_даче
Как провести электропроводку на даче — пошаговое руководство Определение способа прокладки кабеля Для начала нужно определится с тем, как вы...
Штраф_за_сломанный_электросчетчик
Как избежать штрафа за разбитый электросчетчик? В пп. «г» п. 35 Правил предоставления коммунальных услуг собственникам и пользователям помещений в...
Штрудель_с_тыквой_и_творогом
Штрудель с тыквой и творогом Штрудель с тыквой рецепт с фото мука – 300 г масло сливочное – 100 г...
Электрическая_схема_разводки_частного_дома
Как сделать схему электропроводки дома Каждый хозяин частной недвижимости, будь то дом, квартира или дача обязательно столкнется с необходимостью полной...
Adblock detector