專利名稱：炭(玻)纖維基板二氧化鉛電極及制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及新型的二氧化鉛電極，更具體地說，涉及炭(玻)纖維基板二氧化鉛電極及制作方法。
背景技術：
高氯酸鈉是高氯酸鹽中最重要的化合物。電解法生產(chǎn)制備高氯酸鈉需要使用陽極材料—二氧化鉛電極。
由于二氧化鉛有良好的化學穩(wěn)定性(可耐大多數(shù)的強酸和氧化劑的腐蝕)和導電性(比電阻在4～5×10-5Ω.cm)，還有鉑金尚不能比的催化活性，以及較高的析氧超電位(僅次于鉑)，較大的硬度，耐磨損，造價低等優(yōu)點而被廣泛的應用于電化學工業(yè)中用作陽極材料。然而二氧化鉛由于機械強度差，作電極時一般需鍍于其它基體上。
按基體材料的不同，二氧化鉛電極分為導體基體和非導體基體兩類。導體基體是在導體(石墨、鐵、鎳、鈦等)上沉積上二氧化鉛而制得。非導體基體是在非導體(陶瓷、ABS塑料等)上沉積上二氧化鉛而制成。石墨、鐵、鎳等導體基體電極具有比表面低、電解液不能透過電極等缺點。鈦基二氧化鉛電極的鍍層會出現(xiàn)一些晶界縫隙，電解時產(chǎn)生的氧氣透過鍍層的晶界縫隙氧化基體，形成導電性差的氧化鈦，惡化電極性能。而對于非導體基體電極，中國實用新型專利CN2136250Y曾公開了一種“網(wǎng)孔板式瓷基二氧化鉛電極”，該電極施鍍二氧化鉛時使用了氫氟酸做添加劑，氟離子破壞了二氧化硅的分子鍵，降低了陶瓷板本身機械強度，使陶瓷板易破碎。要制成多孔的板狀，對陶瓷板要求有一定的厚度，這樣就使陶瓷基體自重增加。并且高溫燒制陶瓷不易，生產(chǎn)周期長，而成品率低，至使其成本較高。此外，該電極工作時，電解液滲透至陶瓷基體與二氧化鉛鍍層縫隙的微小氣孔中，會破壞陶瓷基體，同時氣體膨脹又破壞鍍層引起剝落。導致網(wǎng)孔板瓷基二氧化鉛電極使用壽命短，陽極電流密度小，電解溫度也不高。因此，人們考慮采用機械性能優(yōu)良，化學性能穩(wěn)定，表面可鍍以及重量輕、成本低的塑料為基體。如中國發(fā)明專利CN1006306B也提出了一種“ABS塑料基二氧化鉛電極的制造方法”，它采用ABS塑料為基體。此法雖提到以ABS塑料為基體，但由于不能從根本上避免電鍍過程造成的鍍層縫隙引起的腐蝕問題至使制成的電極使用壽命依然不長，ABS塑料不耐高溫，陽極電流密度和電解溫度也不會有較大的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種炭(玻)纖維基板二氧化鉛電極及制作方法，該電極可以克服導體基體和陶瓷、ABS塑料二氧化鉛電極的上述缺點，較好地解決了鍍層二氧化鉛脫落的問題，且電極使用壽命長，陽極電流密度和電解溫度均有較大的提高。
本發(fā)明的目的可通過如下措施來實現(xiàn)一種炭(玻)纖維基板二氧化鉛電極，由基板和二氧化鉛鍍層構(gòu)成，基板為一塊面積為0.12～0.5m2，厚度為3～10mm的長方形炭(玻)纖維基板，板面上均勻密布有φ8mm的圓通孔；板面雙面覆有二氧化鉛化學鍍層，在二氧化鉛化學鍍層的外面又相繼覆有2.5～3mm厚二氧化鉛電鍍層；上述炭(玻)纖維基板的一端有伸出耳，耳上設有兩個φ10～12mm的安裝孔。
炭(玻)纖維基板二氧化鉛電極制作方法是步驟一、炭(玻)纖維基板表面預處理用100～105℃的蒸汽將炭(玻)纖維基板蒸煮1小時，再用18～22℃的蒸餾水漂洗25～35分鐘，同時邊漂洗邊通清潔空氣吹洗板上的圓通孔；步驟二、化學鍍二氧化鉛化學鍍液的組成甲液硝酸鉛 20～25g/l冰醋酸(分析純) 0.06～0.1g/l氨水(分析純) 0.09～0.11g/l乙液過硫酸銨 25～30g/l氨水(分析純) 0.09～0.11g/l等體積混合甲液和乙液，置入預處理后的炭(玻)纖維基板，將pH調(diào)至8～9.5，控溫35～45℃條件下進行化學鍍。以此法鍍兩次，每次1小時。可使二氧化鉛化學鍍層較多，較結(jié)實地沉積在炭(玻)纖維基板的表面上，并使兩面的鍍層通過板面上圓通孔內(nèi)壁的鍍層互相交聯(lián)成一體，形成可導電、鐵灰色、緊密的二氧化鉛化學鍍層。
步驟三、電鍍二氧化鉛電鍍液的組成硝酸鉛200～250g/l硝酸 20～30g/l將已化學鍍二氧化鉛的炭(玻)纖維基板為陽極，炭棒為陰極放入含有上述電鍍液的電鍍槽中?？刂齐娏髅芏葹?00～800A/m2，溫度85～90℃，電鍍時間為12～14小時，形成2.5～3mm厚的二氧化鉛電鍍層。
本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術相比，由于在結(jié)構(gòu)上和工藝上解決了實質(zhì)性問題，本發(fā)明的二氧化鉛施鍍在有圓通孔的炭(玻)纖維基板上，基體的圓通孔結(jié)構(gòu)可使二氧化鉛內(nèi)應力分散或互相抵消，雙面鍍層通過圓通孔壁鍍層互相交聯(lián)的結(jié)構(gòu)更增強了鍍層與基體的結(jié)合力及電極整體的強度。以至制出的炭(玻)纖維基板二氧化鉛電極具有沉積層表面均勻細密、不長瘤，不結(jié)疤，無裂痕，不松脫剝落，厚度達2.5～3mm，比電阻僅為8.5～9.5×10-5Ω.cm。在85℃時，析氧超電位為1.86伏(相對于飽和甘汞電極，在1N硫酸溶液中)。工作電流密度可達1700～2400A/m2，工作溫度可達70℃以上，工作壽命比陶瓷基電極提高50％以上。在工藝上可以應用于電化學工業(yè)生產(chǎn)中。與陶瓷基電極相比，具有重量輕、強度高，不易破碎，能制成適應性廣的片狀電極，而且基體成本僅為相同面積陶瓷基體的50％左右，完全可以取而代之。


圖1為本發(fā)明的炭(玻)纖維基板結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的炭(玻)纖維基板二氧化鉛電極示意圖；圖3為的中剖側(cè)視示意圖；圖4為圖3中的A部放大示意圖。
附圖中1炭(玻)纖維基板；2圓通孔；3二氧化鉛化學鍍層；4二氧化鉛電鍍層；5伸出耳；6安裝孔。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖用具體的實施方式對本發(fā)明作進一步說明實施方式1本實施例為600×200×3mm規(guī)格的長方形炭(玻)纖維基板二氧化鉛電極，由炭(玻)纖維基板1和二氧化鉛鍍層構(gòu)成，板面上均勻密布有φ8mm的圓通孔2；板面雙面覆有二氧化鉛化學鍍層3，在二氧化鉛化學鍍層的外面又相繼覆有2.5mm厚二氧化鉛電鍍層4；上述炭(玻)纖維基板的一端有伸出耳5，耳上設有兩個φ10的安裝孔6。
本實施例的炭(玻)纖維基板二氧化鉛電極制作方法是步驟一、炭(玻)纖維基板1表面預處理用100℃的蒸汽將炭(玻)纖維基板1蒸煮1小時，再用18℃的蒸餾水漂洗25分鐘，同時邊漂洗邊通清潔空氣吹洗板上的圓通孔；
步驟二、化學鍍二氧化鉛化學鍍液的組成甲液硝酸鉛20g/l冰醋酸(分析純)0.06g/l氨水(分析純) 0.09g/l乙液過硫酸銨 25g/l氨水(分析純) 0.09g/l等體積混合甲液和乙液，置入預處理后的炭(玻)纖維基板(1)，將pH調(diào)至8，控溫35℃條件下進行化學鍍。以此法鍍兩次，每次1小時?？墒苟趸U化學鍍層3較多，較結(jié)實地沉積在炭(玻)纖維基板的表面上，并使兩面的鍍層通過板面上圓通孔內(nèi)壁的鍍層互相交聯(lián)成一體，形成可導電、鐵灰色、緊密的二氧化鉛化學鍍層3。
步驟三、電鍍二氧化鉛電鍍液的組成硝酸鉛 200g/l硝酸20g/l將已化學鍍二氧化鉛的炭(玻)纖維基板為陽極，炭棒為陰極放入含有上述電鍍液的電鍍槽中?？刂齐娏髅芏葹?00A/m2，溫度85℃，電鍍時間為12小時，形成2.5mm厚的二氧化鉛電鍍層4。
實施方式2本實施例為800×400×8mm規(guī)格的長方形炭(玻)纖維基板二氧化鉛電極，由炭(玻)纖維基板1和二氧化鉛鍍層構(gòu)成，板面上均勻密布有φ8mm的圓通孔2；板面雙面覆有二氧化鉛化學鍍層3，在二氧化鉛化學鍍層的外面又相繼覆有2.8mm厚二氧化鉛電鍍層4；上述炭(玻)纖維基板的一端有伸出耳5，耳上設有兩個φ12的安裝孔6。
本實施例的炭(玻)纖維基板二氧化鉛電極制作方法是步驟一、炭(玻)纖維基板1表面預處理用105℃的蒸汽將炭(玻)纖維基板1蒸煮1小時，再用20℃的蒸餾水漂洗30分鐘，同時邊漂洗邊通清潔空氣吹洗板上的圓通孔；步驟二、化學鍍二氧化鉛化學鍍液的組成甲液硝酸鉛 25g/l冰醋酸(分析純) 0.08g/l氨水(分析純)0.1g/l乙液過硫酸銨28g/l氨水(分析純)0.1g/l等體積混合甲液和乙液，置入預處理后的炭(玻)纖維基板1，將pH調(diào)至9，控溫40℃條件下進行化學鍍。以此法鍍兩次，每次1小時。可使二氧化鉛化學鍍層3較多，較結(jié)實地沉積在炭(玻)纖維基板的表面上，并使兩面的鍍層通過板面上圓通孔內(nèi)壁的鍍層互相交聯(lián)成一體，形成可導電、鐵灰色、緊密的二氧化鉛化學鍍層3。
步驟三、電鍍二氧化鉛電鍍液的組成硝酸鉛 300g/l硝酸 25g/l
將已化學鍍二氧化鉛的炭(玻)纖維基板為陽極，炭棒為陰極放入含有上述電鍍液的電鍍槽中?？刂齐娏髅芏葹?00A/m2，溫度90℃，電鍍時間為13小時，形成2.8mm厚的二氧化鉛電鍍層4。
實施方式3本實施例為1000×500×10mm規(guī)格的長方形炭(玻)纖維基板二氧化鉛電極，由炭(玻)纖維基板1和二氧化鉛鍍層構(gòu)成，板面上均勻密布有φ8mm的圓通孔2；板面雙面覆有二氧化鉛化學鍍層3，在二氧化鉛化學鍍層的外面又相繼覆有3mm厚二氧化鉛電鍍層4；上述炭(玻)纖維基板的一端有伸出耳5，耳上設有兩個φ12的安裝孔6。
本實施例的炭(玻)纖維基板二氧化鉛電極制作方法是步驟一、炭(玻)纖維基板1表面預處理用105℃的蒸汽將炭(玻)纖維基板1蒸煮1小時，再用22℃的蒸餾水漂洗35分鐘，同時邊漂洗邊通清潔空氣吹洗板上的圓通孔；步驟二、化學鍍二氧化鉛化學鍍液的組成甲液硝酸鉛 25g/l冰醋酸(分析純) 0.1g/l氨水(分析純) 0.11g/l乙液過硫酸銨 30g/l氨水(分析純) 0.11g/l等體積混合甲液和乙液，置入預處理后的炭(玻)纖維基板1，將pH調(diào)至9.5，控溫45℃條件下進行化學鍍。以此法鍍兩次，每次1小時。可使二氧化鉛化學鍍層3較多，較結(jié)實地沉積在炭(玻)纖維基板的表面上，并使兩面的鍍層通過板面上圓通孔內(nèi)壁的鍍層互相交聯(lián)成一體，形成可導電、鐵灰色、緊密的二氧化鉛化學鍍層3。
步驟三、電鍍二氧化鉛電鍍液的組成硝酸鉛 250g/l硝酸30g/l將已化學鍍二氧化鉛的炭(玻)纖維基板為陽極，炭棒為陰極放入含有上述電鍍液的電鍍槽中?？刂齐娏髅芏葹?00A/m2，溫度90℃，電鍍時間為14小時，形成3mm厚的二氧化鉛電鍍層4。
權利要求
1.一種炭(玻)纖維基板二氧化鉛電極，由基板和二氧化鉛鍍層構(gòu)成，其特征在于基板為一塊面積為0.12～0.5m2，厚度為3～10mm的長方形炭(玻)纖維基板(1)，板面上均勻密布有φ8mm的圓通孔(2)；板面雙面覆有二氧化鉛化學鍍層(3)，在二氧化鉛化學鍍層的外面又相繼覆有2.5～3mm厚二氧化鉛電鍍層(4)；上述炭(玻)纖維基板的一端有伸出耳(5)，耳上設有兩個φ10～12mm的安裝孔(6)。
2.一種實現(xiàn)權利要求1的炭(玻)纖維基板二氧化鉛電極制作方法，其特征是步驟一、炭(玻)纖維基板(1)表面預處理用100～105℃的蒸汽將炭(玻)纖維基板(1)蒸煮1小時，再用18～22℃的蒸餾水漂洗25～35分鐘，同時邊漂洗邊通清潔空氣吹洗板上的圓通孔；步驟二、化學鍍二氧化鉛化學鍍液的組成甲液 硝酸鉛20～25g/l冰醋酸(分析純)0.06～0.1g/l氨水(分析純) 0.09～0.11g/l乙液 過硫酸銨 25～30g/l氨水(分析純) 0.09～0.11g/l等體積混合甲液和乙液，置入預處理后的炭(玻)纖維基板(1)，將pH調(diào)至8～9.5，控溫35～45℃條件下進行化學鍍。以此法鍍兩次，每次1小時；可使二氧化鉛化學鍍層(3)較多，較結(jié)實地沉積在炭(玻)纖維基板的表面上，并使兩面的鍍層通過板面上圓通孔內(nèi)壁的鍍層互相交聯(lián)成一體，形成可導電、鐵灰色、緊密的二氧化鉛化學鍍層(3)；步驟三、電鍍二氧化鉛電鍍液的組成硝酸鉛 200～250g/l硝酸 20～30g/l將已化學鍍二氧化鉛的炭(玻)纖維基板為陽極，炭棒為陰極放入含有上述電鍍液的電鍍槽中；控制電流密度為200～800A/m2，溫度85～90℃，電鍍時間為12～14小時，形成2.5～3mm厚的二氧化鉛電鍍層(4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及炭(玻)纖維基板二氧化鉛電極及制作方法。在電解法生產(chǎn)制備高氯酸鈉工藝中做陽極材料。本發(fā)明由基板和二氧化鉛鍍層構(gòu)成，基板為炭(玻)纖維基板，板面上均勻密布有圓通孔；板面雙面覆有二氧化鉛化學鍍層和電鍍層；上述炭(玻)纖維基板的一端有伸出耳，耳上有安裝孔。本發(fā)明制作方法由炭(玻)纖維基板表面預處理，化學鍍二氧化鉛和電鍍二氧化鉛三步實現(xiàn)。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的二氧化鉛施鍍層表面均勻細密、不長瘤，不結(jié)疤，無裂痕，不松脫剝落。
文檔編號C25B11/00GK1896322SQ20061003185
公開日2007年1月17日 申請日期2006年6月17日 優(yōu)先權日2006年6月17日
發(fā)明者黃存禮 申請人:桂東縣高氯酸鉀廠