氧陰極電極制造工藝與設(shè)備研究.pdf

1、氯堿工業(yè)屬于化學(xué)工業(yè)，在我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中占有十分重要的地位，是化學(xué)材料生產(chǎn)的基礎(chǔ)工業(yè)，其產(chǎn)品燒堿、氯氣廣泛用于輕工、化工、建材、國防、冶金等各領(lǐng)域。由于其生產(chǎn)工藝主要是通過直流電對食鹽進(jìn)行電解得到產(chǎn)品，因此，決定了整個(gè)產(chǎn)業(yè)是一個(gè)以消耗電能為主要成本的產(chǎn)業(yè)。據(jù)氯堿協(xié)會的年度統(tǒng)計(jì)，近幾年，我國燒堿的年產(chǎn)量呈逐年增長態(tài)勢，全行業(yè)電消耗按噸堿燒堿耗電達(dá)到2300kWh左右。而截止到2012年度，我國燒堿產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到3700萬噸，那么全行業(yè)按

2、照80％的開工率計(jì)算則年耗電達(dá)到680億度以上。國務(wù)院“十五”、“十一五”、“十二五”的《節(jié)能減排規(guī)劃》對高耗能、高污染行業(yè)進(jìn)行限制性發(fā)展，國務(wù)院發(fā)改委、工信部不斷調(diào)高氯堿行業(yè)準(zhǔn)入門檻，從原來不限制或少限制發(fā)展到將準(zhǔn)入規(guī)模調(diào)整到年產(chǎn)30萬噸燒堿。如果不采取技術(shù)措施以降低其單產(chǎn)能耗，全氯堿行業(yè)的健康發(fā)展無疑會受到很大影響。
　　 世界主要氯堿生產(chǎn)大國均在想辦法降低電解消耗，德國的拜耳材料科技、日本的旭化成等一流科技性公司更把研究燃

3、料電池（氧氣去極化）電極技術(shù)，努力采取措施應(yīng)用到食鹽電解領(lǐng)域，但工業(yè)規(guī)?；瘧?yīng)用還未見正式的報(bào)道。自2005年以來，國內(nèi)氯堿裝備企業(yè)利用在行業(yè)內(nèi)電解裝備設(shè)計(jì)制造的優(yōu)勢與高校聯(lián)合研究氧陰極電極（氧氣去極化電極）電解技術(shù)，也取得了階段成果。尤其是“低槽電壓氧陰極離子膜電解制燒堿技術(shù)項(xiàng)目”列入國家“十一五”科技支撐計(jì)劃以后，該技術(shù)成果轉(zhuǎn)化以及開展工業(yè)化研究的步伐大大加快。
　　 雙方的聯(lián)合研究行動不僅取得10噸燒堿/年的小裝置運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，

4、也在200噸/年燒堿裝置的成功運(yùn)行方面取得顯著成績。這些成績的取得為進(jìn)一步放大實(shí)驗(yàn)成果，亦即生產(chǎn)出符合工業(yè)化運(yùn)行大小的氧陰極電極提供了可能性。為了完成這一重要課題，就必須解決好實(shí)驗(yàn)室成果放大過程中的生產(chǎn)裝備問題以及工藝調(diào)整問題。本文就是在此背景下，著重研究了氧陰極電極制造過程中，擴(kuò)散層、催化層的配制技術(shù)、分散技術(shù)，造孔劑的選擇對柔性電極性能的影響;熱烘烤工藝改變對設(shè)備適應(yīng)性的影響，通過實(shí)驗(yàn)在工業(yè)放大生產(chǎn)氧陰極電極中的工業(yè)裝備設(shè)計(jì)、制造、

5、安裝、調(diào)試過程，以達(dá)到工業(yè)放大階段生產(chǎn)用的氧陰極電極，其電化學(xué)性能保持與實(shí)驗(yàn)室小試生產(chǎn)的電極的一致性，即通過工藝放大研究使得氧陰極電極通過組裝依然能夠保證在3kA/m2的電流密度時(shí)，食鹽電解的槽電壓低于2.3伏，從而體現(xiàn)良好的節(jié)能特性。
　　 本文通過對氧陰極電極發(fā)展歷程分析、原理分析、研究過程工藝分析，以及生產(chǎn)階段裝備對電極生產(chǎn)的適應(yīng)性分析，以恒溫干燥階段的恒溫烘箱的設(shè)計(jì)、制備、安裝調(diào)試到使用全過程的分析為例，提出了裝備設(shè)計(jì)、