氧陰極電極制造工藝與設備研究.pdf

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

2、照80％的開工率計算則年耗電達到680億度以上。國務院“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)進行限制性發(fā)展，國務院發(fā)改委、工信部不斷調高氯堿行業(yè)準入門檻，從原來不限制或少限制發(fā)展到將準入規(guī)模調整到年產30萬噸燒堿。如果不采取技術措施以降低其單產能耗，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，努力采取措施應用到食鹽電解領域，但工業(yè)規(guī)?；瘧眠€未見正式的報道。自2005年以來，國內氯堿裝備企業(yè)利用在行業(yè)內電解裝備設計制造的優(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，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項目”列入國家“十一五”科技支撐計劃以后，該技術成果轉化以及開展工業(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/年的小裝置運行經驗，

4、也在200噸/年燒堿裝置的成功運行方面取得顯著成績。這些成績的取得為進一步放大實驗成果，亦即生產出符合工業(yè)化運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，就必須解決好實驗室成果放大過程中的生產裝備問題以及工藝調整問題。本文就是在此背景下，著重研究了氧陰極電極制造過程中，擴散層、催化層的配制技術、分散技術，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備適應性的影響，通過實驗在工業(yè)放大生產氧陰極電極中的工業(yè)裝備設計、制造、

5、安裝、調試過程，以達到工業(yè)放大階段生產用的氧陰極電極，其電化學性能保持與實驗室小試生產的電極的一致性，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，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，以及生產階段裝備對電極生產的適應性分析，以恒溫干燥階段的恒溫烘箱的設計、制備、安裝調試到使用全過程的分析為例，提出了裝備設計、