專(zhuān)利名稱(chēng)：在電解設(shè)備中支撐電極的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電解槽或電解設(shè)備的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
圖1是用于制造氟的電解設(shè)備100的視圖。設(shè)備100包括液體池101，所述液體池101包含例如氫氟酸溶液(HF)的電解液102，以及具有兩組(series)浸入其中的電極，即第一組的陰極103和第二組的陽(yáng)極104。陽(yáng)極104固定且電性連接到母線(busbar) 105的每一側(cè)。母線105用作電極104的支撐裝置以及電極104的電解液電流的分配器。眾所周之的方式是，母線105通過(guò)置于牙條(threaded rod) 107中的導(dǎo)體106連接到直流(DC)發(fā)電機(jī)(圖中未示出)的正極端子，而陰極103連接到發(fā)電機(jī)的負(fù)極端子。陽(yáng)極104在母線105的每一側(cè)縱向分布，并且突出母線的底面105a。
圖2顯示了在運(yùn)行中的電解設(shè)備110，即當(dāng)電極103、 104浸入電解液中，以及通過(guò)DC發(fā)電機(jī)供電。當(dāng)電解液由氫氟酸組成時(shí)，例如電解導(dǎo)致在陽(yáng)極104釋放出氣態(tài)氟的氣泡108，并且在陰極103釋放出氫的氣泡109。這兩種氣體物質(zhì)的氣泡上升到電解液的表面以及在電解設(shè)備100的頂部通過(guò)獨(dú)立的導(dǎo)管(在圖中未示出)收集。
氣態(tài)氟的氣泡108在電解時(shí)接觸電解設(shè)備而引起設(shè)備元件的腐蝕與侵蝕。根據(jù)其化學(xué)性質(zhì)，氣泡108具有很強(qiáng)的腐蝕性，并且當(dāng)其上升到電解液表面時(shí)，其帶來(lái)陽(yáng)極104的腐蝕現(xiàn)象，更具體的說(shuō)是母線105的腐蝕現(xiàn)象，母線105的下表面105a實(shí)際上接收陽(yáng)極104的內(nèi)側(cè)壁釋放的所有氟氣泡，這些氣泡然后沿底面105a流動(dòng)直到其找到到達(dá)電解液102的表面的路徑。
從而，在任何制造一種或多種腐蝕性氣體物質(zhì)的電解設(shè)備中，釋放的氣體產(chǎn)生的腐蝕和侵蝕使母線和陽(yáng)極需要被頻繁地更換。
為了減輕這個(gè)問(wèn)題， 一種方案包括使用石墨制造母線以及還可能制造陽(yáng)極，石墨是已知的很好的防腐蝕材料。然而，即使相對(duì)于通常使用的金屬材料而言，石墨確實(shí)更好的防止了腐蝕和侵蝕現(xiàn)象，但還是不足以在電解期間防止陽(yáng)極和首要是母線的損壞。從而，即使由石墨制成，母線還是需要頻繁更換。在每一次更換中，電解設(shè)備以及由此引起的氣體物質(zhì)的產(chǎn)生必須被停止。從而遭受腐蝕-侵蝕現(xiàn)象的母線帶來(lái)了電解設(shè)備不運(yùn)行的周期，以及從而需要縮短所述周期進(jìn)而提高設(shè)備的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠保護(hù)電解設(shè)備的母線免于受到電解過(guò)程中釋放的氣體物質(zhì)所引起的腐蝕和侵蝕現(xiàn)象、從而增加母線的使用壽命的設(shè)計(jì)方案。
為此，本發(fā)明提供一種在電解設(shè)備中支撐電極的裝置，所述支撐裝置包括具有固定于其上的電極的母線，所述電極置于母線的任何一側(cè)，以及豎直地在所述母線以下延伸，母線和所述電極被設(shè)計(jì)為至少一部分浸在釋放出一種或者多種的腐蝕性氣體物質(zhì)的電解液中。
其中，裝置進(jìn)一步包括位于母線之下的保護(hù)元件，其具有不小于母線的長(zhǎng)度和寬度的長(zhǎng)度和寬度，以及其中所述保護(hù)元件由炭/炭材料制成。
從而，通過(guò)在母線下面布置炭/炭元件，母線被保護(hù)從而在電解過(guò)程中免于受到電極釋放的腐蝕物質(zhì)的氣泡的腐蝕。由于保護(hù)元件至少覆蓋母線的底面，其防止上升到電解液的表面的腐蝕物質(zhì)的氣泡接觸母線，進(jìn)而防止上述腐蝕-侵蝕現(xiàn)象導(dǎo)致的損壞。母線的壽命由此得到顯著的延長(zhǎng)。
此外，保護(hù)元件由特別能經(jīng)受腐蝕-侵蝕現(xiàn)象的炭/炭材料制成。從而在釋放出腐蝕性氣體的情況下，由母線和保護(hù)元件形成的組件比起單獨(dú)的母線有可能經(jīng)受更長(zhǎng)的腐蝕-侵蝕現(xiàn)象，即使母線由石墨制成。從而，以本發(fā)明的電極支撐裝置，電解裝置被關(guān)閉以更換舊的母線的頻率比起一般的頻率顯著地降低。
保護(hù)元件可以保持在電極上形成的槽中，或可以通過(guò)固定部件固定在母線上。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，保護(hù)元件的與面對(duì)母線的面相對(duì)的面顯示出凹陷的輪廓。該輪廓用于引導(dǎo)電極釋放出的腐蝕性氣體物質(zhì)的氣泡，將其引導(dǎo)到保護(hù)元件的縱向末端。凹面還可以具有朝向保護(hù)元件的縱向末端的其中之一的微小傾斜角度，以便將氣泡引導(dǎo)到末端。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，保護(hù)元件包括在其縱向延伸側(cè)上的鰭(fin)，所述鰭在元件的面對(duì)母線的一面之上延伸。所述鰭展現(xiàn)出實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于鄰近電極對(duì)之間留出的間隙的寬度，以及所述鰭彼此分開(kāi)實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于電極寬度的距離。具有這樣的鰭，保護(hù)元件也保護(hù)暴露于兩個(gè)電極之間的母線的腰側(cè)。
保護(hù)元件可以由單層制成(單層結(jié)構(gòu))，或者可以由通過(guò)重疊部分組裝在一起的多個(gè)鄰近部件而制成。
本發(fā)明同樣提供包括至少一個(gè)上述電極支撐裝置的電解設(shè)備。


參考附圖，以及通過(guò)作為非限制性示例的本發(fā)明的特定實(shí)施例的以下描述來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是電解設(shè)備的分解示意圖2是組裝好并運(yùn)行的圖1的電解設(shè)備的截面圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例的電極支撐裝置的示意性透視圖；圖4是當(dāng)通過(guò)電極釋放出腐蝕性物質(zhì)的氣泡時(shí)，圖3中的電極支撐裝置的截面圖5是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的電極支撐裝置的透視的局部示意
圖6是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的電極支撐裝置的透視的示意圖；圖7是當(dāng)通過(guò)電極釋放出腐蝕性物質(zhì)的氣泡時(shí)，圖6中的電極支撐裝置的截面圖8和9是本發(fā)明另一實(shí)施例的電極支撐裝置的示意性透視以及
圖IO顯示了圖3中的電極支撐裝置的實(shí)施例的變體。
具體實(shí)施方式
本申請(qǐng)的發(fā)明的特別的但是非單一的領(lǐng)域是例如產(chǎn)生諸如氟或者氯的腐蝕性氣體物質(zhì)的電解裝置。本發(fā)明尋求保護(hù)在這樣的設(shè)備中用作電極的載體的所述母線在通過(guò)電極釋放出腐蝕性氣體物質(zhì)時(shí)免于上述的腐蝕-侵蝕現(xiàn)象。為此目的，本發(fā)明提出了使用炭/炭制成的保護(hù)元件，其用于將母線與電解過(guò)程中釋放的腐蝕性氣體相隔離。電極支撐裝置的實(shí)施例使用下文所述的保護(hù)元件。
下文描述的每個(gè)保護(hù)元件是由炭/炭(C/C)復(fù)合材料制成，所述
炭/炭(C/C)復(fù)合材料是以己知方式通過(guò)炭基體(carbon matrix)增加密度的碳纖維增強(qiáng)件構(gòu)成的材料。C/C復(fù)合材料顯示出很強(qiáng)的防腐蝕與防侵蝕特性。
C/C復(fù)合材料制成的部件的制造是眾所周知的。通常包括制造形狀接近于要制造部件的碳纖維預(yù)制件，以及然后以炭基體增加預(yù)制件的密度。
纖維預(yù)制件構(gòu)成部件的增強(qiáng)件以及其涉及機(jī)械特性的基本功能。預(yù)制件從纖維織物得到紗、絲束(tow).編織物、織物、氈制品……。成型可以通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)纏繞、編制、堆疊，以及還可能通過(guò)縫合織物或絲束組成的片的二維的板(plies)……。
可以通過(guò)液體技術(shù)(注入作為炭基體的前體的樹(shù)脂，然后通過(guò)交叉結(jié)合和高溫分解轉(zhuǎn)化樹(shù)脂，可以重復(fù)上述步驟)，或氣體技術(shù)(炭基體的化學(xué)氣態(tài)滲透)對(duì)纖維增強(qiáng)件增加密度。
圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的支撐裝置10的第一實(shí)施例。支撐裝置10包括矩形塊狀的母線ll，所述母線ll具有頂面lla，底面llb，以及兩個(gè)側(cè)面llc和lld。在描述的示例中，母線ll由銅制成。然而，母線也可以由例如石墨的其他導(dǎo)電材料制成。第一組電極12和第二組電極13分別固定在母線11的側(cè)面llc和lld上。電極12和13沿母線ll均勻分布，母線11具有在相鄰的一對(duì)電極之間的間隙。電極12和13由石墨制成。每個(gè)電極都由矩形片構(gòu)成，該矩形片在母線11的底面lld之下延伸。電極12和13電性連接到母線11，而母線ll用于向電極提供用于電解的電流。為此目的，電極可以用保證導(dǎo)電的連接方式固定在母線上。特別是，電極可以通過(guò)銅焊接(brazing)或者通過(guò)與導(dǎo)電膠接合由母線固定。母線11從而執(zhí)行電極的載體和向電極傳送電解電流的雙重功能。
根據(jù)本發(fā)明，支撐裝置包括由C/C復(fù)合材料制成的片所構(gòu)成的保護(hù)元件14。保護(hù)元件14置于母線11之下，接近其底面llb。更確切
的說(shuō)，保護(hù)元件14通過(guò)在槽12A和13A中滑入的方式被安置到位，所述槽12A和13A分別形成于電極12和13上。這些槽用于將保護(hù)元件保持在母線之下的距離確定的位置。在保護(hù)元件和母線之間優(yōu)選地保留特定的間隙的量，以便于補(bǔ)償母線的材料(銅或者其他金屬)和保護(hù)元件的材料(C/C復(fù)合材料)之間的不同的膨脹。
保護(hù)元件14顯示出了在長(zhǎng)度和寬度上比母線11略大的尺寸。這樣，保護(hù)元件形成了朝向母線的整個(gè)底面lib的屏障，從而在通過(guò)電極釋放腐蝕性氣體物質(zhì)時(shí)保護(hù)母線免于受到腐蝕-侵蝕現(xiàn)象影響。如圖4所示，在電解過(guò)程中，即當(dāng)電極12和13浸入電解液16并通以電解電流時(shí)，在電極的較低部分釋放出腐蝕性物質(zhì)的氣泡15，以及被保護(hù)元件14阻止上升，保護(hù)元件14在母線的底面lib之前形成屏障。氣泡15之后通過(guò)穿過(guò)保護(hù)元件14的邊界而被排放到電解液的表面。這樣，由于保護(hù)元件14的存在，釋放出的腐蝕性物質(zhì)的氣泡不再到達(dá)母線的底面，從而明顯減小了腐蝕現(xiàn)象所造成的影響。
圖5顯示了本發(fā)明的支撐裝置20的實(shí)施例的變體，其與上文描述的不同點(diǎn)在于該變體包括通過(guò)螺栓25保持在母線21之下以及電極22和23之間的位置的保護(hù)元件24。保護(hù)元件包括用于穿過(guò)螺栓25以及調(diào)整元件位置的長(zhǎng)圓孔24A，螺栓擰入形成于母線'21上的抽頭孔(tapped hole) 21A中。
保護(hù)元件的用于接收由電極釋放的腐蝕性氣體物質(zhì)的氣泡的一面可以具有如圖3至5所示的平面。然而，如圖6所示，保護(hù)元件也可以具有凹面形狀的表面。更確切的說(shuō)，像圖3中的裝置，圖6顯示了支撐裝置30包括保護(hù)元件34，所述保護(hù)元件34通過(guò)分別形成于電極32和33上的槽32A和33A而保持在母線31之下，但是具有形成為凹陷輪廓的底面34A。如圖7所示，保護(hù)元件的底面34A的凹形用于引導(dǎo)通過(guò)電極32釋放的腐蝕性氣體物質(zhì)的氣泡35，將氣泡35引導(dǎo)向保護(hù)元件34的縱向末端。這樣降低了通過(guò)電極32或33之間留下的間隙所逃逸的氣泡35的量，從而更好地保護(hù)了在間隙中暴露的母線的腰側(cè)。保護(hù)元件的底面的凹面也可以具有小的斜度，從而更好地引導(dǎo)氣泡朝向保護(hù)元件的 一個(gè)縱向末端。
圖8和9顯示了本發(fā)明的支撐裝置的另一個(gè)實(shí)施例，分別是保護(hù)元件組裝之前和組裝之后。在上述圖中顯示的支撐裝置40與上文描述
的不同之處在于保護(hù)元件44也設(shè)有橫向保護(hù)鰭45。選擇鰭45的距離和寬度以填充電極42之間以及電極43之間所留下的間隙。保護(hù)元件44可以通過(guò)粘合或通過(guò)螺紋固定類(lèi)型的固定裝置而固定在母線41上。一旦支撐裝置40組裝在母線41以下，鰭45就覆蓋暴露于電極之間的母線的腰側(cè)，從而保護(hù)其免于受到兩個(gè)電極之間逃逸的腐蝕性氣體物質(zhì)氣泡的危害。圖8和9中顯示的保護(hù)元件44具有凹陷輪廓的底面44A，用于引導(dǎo)由電極釋放的氣泡朝向保護(hù)元件的縱向末端。然而，保護(hù)元件44也可以具有平的底面。
如本發(fā)明上文所述的保護(hù)元件可以由單片炭/炭復(fù)合材料制成。然而，特別是當(dāng)保護(hù)元件具有大的尺寸時(shí)，元件可以由多個(gè)部件組裝構(gòu)建而成，每個(gè)部件獨(dú)立地由炭/炭復(fù)合材料制成。圖10顯示了保護(hù)元件140的實(shí)施例，與圖3中的保護(hù)元件14相似，不同之處在于由多個(gè)部件141組裝而成。所述部件優(yōu)選地具有一個(gè)或兩個(gè)重疊部分141a,141b (每個(gè)末端部件具有一個(gè)重疊部分，每個(gè)中間部件具有兩個(gè)重疊部分)，使部件可以例如通過(guò)銅悍接彼此組裝。
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權(quán)利要求
1、一種在電解設(shè)備中支撐電極的裝置，所述支撐裝置包括具有固定于其上的電極的母線，所述電極置于所述母線的任何一側(cè)并且豎直地在所述母線以下延伸，所述母線和所述電極被設(shè)計(jì)為至少一部分浸在釋放出一種或者多種腐蝕性氣體物質(zhì)的電解液中，其中，所述裝置進(jìn)一步包括位于所述母線之下的保護(hù)元件，所述保護(hù)元件具有不小于所述母線的長(zhǎng)度和寬度的長(zhǎng)度和寬度，并且其中所述保護(hù)元件由炭/炭材料制成。
2、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中所述保護(hù)元件保持在所述電極 上形成的槽中。
3、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中所述保護(hù)元件通過(guò)固定部件固 定在所述母線上。
4、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述保護(hù)元件的與面對(duì)所述母 線的面相對(duì)的面顯示出凹陷的輪廓。
5、 如權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述保護(hù)元件的與面對(duì)所述母 線的面相對(duì)的面還可以具有朝向所述保護(hù)元件的其中一個(gè)縱向末端傾 斜的斜度。
6、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述保護(hù)元件包括在其縱向兩 側(cè)上的鰭，所述鰭在所述保護(hù)元件的面對(duì)所述母線的一個(gè)面上延伸、 并且展現(xiàn)出實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于兩個(gè)鄰近電極之間的間隙的寬度。
7、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中所述保護(hù)元件是單層結(jié)構(gòu)。
8、 如權(quán)利要求l所述的裝置，其中所述保護(hù)元件包括通過(guò)重疊部 分組裝在一起的多個(gè)鄰近部件。
9、 一種電解設(shè)備，其包括至少一個(gè)如權(quán)利要求l所述的電極支撐站罟^_旦o
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在電解設(shè)備中支撐電極的裝置，所述支撐裝置包括具有固定于其上的電極的母線，所述電極置于所述母線的任何一側(cè)、并且豎直地在所述母線以下延伸，所述母線和所述電極被設(shè)計(jì)為至少一部分浸在釋放出一種或者多種腐蝕性氣體物質(zhì)的電解液中。所述支撐裝置進(jìn)一步包括位于所述母線之下的炭/炭材料的保護(hù)元件，所述保護(hù)元件具有不小于所述母線的長(zhǎng)度和寬度的長(zhǎng)度和寬度。
文檔編號(hào)C25B1/24GK101463486SQ20081018788
公開(kāi)日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2008年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者J-P·莫米 申請(qǐng)人:斯奈克瑪動(dòng)力部件公司