[實用新型]一種制備高純金屬鈉的電解單元

有效

• 申請號: 201721877049.0
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN207904380U
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 唐光盛;朱睿;陰宛珊;劉虹邑;方源
• 申請（專利權）人: 中國東方電氣集團有限公司
• 主分類號: C25C3/02
• 分類號: C25C3/02;C25C7/04
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 張吉

本實用新型公開了一種制備高純金屬鈉的電解單元，包括隔膜陶瓷管、絕緣陶瓷環和陰極部件，陰極部件包括電極棒和金屬外罩，電極棒位于隔膜陶瓷管內，金屬外罩通過法蘭與絕緣陶瓷環連接；所述金屬外罩上設有金屬鈉液導管，金屬鈉液導管的一端與電極棒連接，金屬鈉液導管與電極棒連接處設有精鈉內出口，金屬鈉液導管的另一端為精鈉外接口，所述金屬外罩上設有電極接口。本實用新型在電解槽上可主動控制排鈉、非易損件可重復利用、易密封和方便檢修等要求，降低運行維護和更換成本低。

技術領域

本實用新型涉及一種電解單元，更具體地說涉及一種制備高純金屬鈉的電解單元，屬于制備金屬鈉的固體電解質電解法部件技術領域。

背景技術

金屬鈉是一種國民經濟建設中不可或缺的材料，在工業、能源和國防等諸多領域發揮重要價值和作用。在冶金方面，金屬鈉因其強還原性用于冶煉某些貴金屬如鈦、鉭和鈮等；在輕工領域，金屬鈉與氨反應生成氨基鈉作為染料工業制選靛藍粉的中間體；在醫藥領域，金屬鈉用于生產硼氫化鈉,作為原甲酸三甲醋、甲酸三乙酯等醫藥中間體；在石化領域，金屬鈉與鉛的合金用于生產四乙基鉛，增強汽油的抗爆能力；在國防領域，金屬鈉與氧化合生成的過氧化鈉用于作為潛艇的供氧劑。

由于化石能量能源消耗而帶來的一系列環境和資源問題，近年來風能、太陽能和核能等一批新能源技術大量興起，用以替代污染嚴重的傳統的火力發電。儲能作為風能和太陽能等間歇式能源并網不可替代的一環其重要性不言而語，其中鈉電池儲能技術是目前諸多靜態化學儲能技術中商業應用最為成功的一個，隨著儲能市場對鈉電池需求的增長將拉動對高純金屬鈉的剛需。參見文獻：唐光盛等人. 高溫和中低溫鈉電池研發進展. 東方電氣評論, 2017年第31卷總第122期。高純金屬鈉在核能領域還有一項十分重要應用，作為鈉冷快中子反應堆的導熱劑，隨著我國第四代核電示范工程等項目的上馬，全球對高純金屬鈉的需求也將更加旺盛。

目前生產高純金屬鈉的方法大多以工業鈉為原料，采用真空蒸餾法、過濾沉降冷阱組合法和固體電解質電解法等。其中，固體電解質電解法生產的金屬鈉純度最高、工藝過程最為簡單。

國家知識產權局于2014.7.9 公開了一件公告號為CN203700555U，名稱為“一種電解制備或者提純金屬鈉裝置的陰極部件” 的實用新型專利，該專利涉及一種電解裝置的部件，更具體地說，一種電解制備或者提純金屬鈉裝置的陰極部件，屬于金屬鈉的電解熔融制備或提純裝置密封技術領域。包括Na-β-Al₂O₃隔膜管，頂部設置有α-Al₂O₃環，α-Al₂O₃環頂部設置有第二支架，所述的第二支架上設置有鋁環，鋁環套接有填充體，填充體和Na-β-Al₂O₃隔膜管之間有環形空隙，填充體空腔內插有T 型螺絲，T型螺絲內開有出鈉通道，出鈉通道與所述的環形空隙連通。上述專利的不足之處在于：1、采取金屬和陶瓷間焊接的固化連接方式，不利非易損件的重復使用，更換成本高；2、對外接口單一，難以在電解槽上安裝以及規模化集成，同時初始加入金屬鈉導電介質后也難實現及時密封；3、不可實現主動控制排鈉，且在電解單元冷卻檢修后再次使用加熱時，電解單元內的金屬鈉體積膨脹易撐破固體電解質隔膜陶瓷管。

實用新型內容

為了克服現有技術的缺陷，本實用新型旨在提供一種制備高純金屬鈉的電解單元，滿足電解單元在電解槽上可主動控制排鈉、非易損件可重復利用、易密封和方便檢修等要求，降低運行維護和更換成本低。

為了解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：