[實用新型]一種電解制砷烷裝置

有效

• 申請號: 201821996475.0
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN209243194U
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 趙青松;寧紅鋒;彭小磊;閆東升;劉文杰;南建輝
• 申請（專利權）人: 東泰高科裝備科技有限公司
• 主分類號: C25B1/00
• 分類號: C25B1/00;C25B9/06;C25B15/08
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 韓建偉;梁文惠

本實用新型提供了一種電解制砷烷裝置。該電解制砷烷裝置包括：陰極室，陰極室的陰極電解液為三氧化二砷飽和水溶液；陽極室，電解制砷烷裝置還包括：三氧化二砷飽和水溶液供應單元，與陰極室相連。采用三氧化二砷飽和水溶液作為陰極電解液，并且采用三氧化二砷飽和水溶液供應單元持續向陰極室提供飽和的三氧化二砷飽和水溶液，以維持電解過程中陰極室內可用電解液濃度穩定，從而維持穩定的電解效率，進而控制電解所得到的氫氣和砷烷的比例。上述電解制砷烷裝置還可以不停機進行砷烷的電解生產，延長電解制砷烷裝置的維護周期和保證砷烷穩定供應。

技術領域

本實用新型涉及砷烷的制備領域，具體而言，涉及一種電解制砷烷裝置。

背景技術

砷烷電子氣體在半導體行業、太陽能行業、LED行業、平板顯示行業和光纖行業廣泛使用，是一種劇毒氣體、易燃易爆氣體的氣體。生產、儲存、運輸和使用砷烷電子氣體過程都存在很大的風險。例如，LED行業使用的44L砷烷鋼瓶，可以充裝砷烷電子氣體為23.5kg，若這些氣體泄露可以形成方圓為一平方公里高為3米毒云，在這范圍內接觸本毒云的人類在14天之內的死亡率為50％。盡量減少使用和儲存液態砷烷鋼瓶氣是減少危險途徑。

電解制法砷烷可以避免大量的砷烷氣體鋼瓶的使用和儲存，可以實現砷烷的在線式生產和使用，需要使用多少砷烷就現場電解生產多少砷烷，在使用現場基本上沒有砷烷的儲存問題，未電解的砷烷原材料是固體或液體，沒有在大氣中擴散的風險。

公開號為CN 101463485A的專利申請公開了一種分隔式電化學電池和低成本高純度氫化物氣體生產方法，提出了采用U型管鏈接陰極電解池和陽極電解池，簡圖如圖1所示。

陰極室外殼61和陽極室外殼71是高純不銹鋼，陽極室外殼71兼作電解池的陽極使用。陰極室外殼61和陽極室外殼71由不導電的非金屬U形軟管72連接，確保陰極外殼61和陽極室外殼71不會聯通導電，這樣設計電解電源66，只能通過陰極電解液63和陽極電解液69才能導通。在該發明專利中，實際上陰極電解液63和陽極電解液69實際上是同一種混合物，即KOH的水溶液。在該發明專利的陰極62是99％砷單質。通電開始電解后，在電解池陰極62表面會產生氫氣和砷烷的混合物，在陰極的電解池頂部64集中后，由陰極的電解池氣體控制管道65排出；陽極室外殼71的內表面就是電解陽極，氧氣在此表面產生，然后匯聚到陽極的電解池頂部68集中后，由陽極的電解池氣體控制管道67排出。非金屬U形軟管72的設計是為了分割陰極室和陽極室，在陰極室和陽極室產生氣體氣泡會利用浮力各自上升到陰極的電解池頂部64和陽極的電解池頂部68，而不會相互混合，而起到隔離陰極室和陽極室產生氣體。

該發明電解制砷烷的原材料是單質砷和水，并且使用單質砷作為電解的陰極，是犧牲陰極的電解法。該發明專利存在以下缺點：

1、需要頻繁停機更換陰極砷電極。由于采用的犧牲陰極電解法，會在電解的過程中需要消耗單質砷陰極，因此需要定期更換陰極電極。

2、電解過程和砷烷氣體濃度很難控制。隨著陰極電極的消耗，陰極的電解面積(陰極電解和電解液的接觸面積)越來越小，電解的效率下降，這就造成電解控制參數和砷烷氣體的產率不是線性關系，很難精確控制電解過程，也很難控制陰極電解氣體中氫氣和砷烷的比例關系。

3、單質砷的使用效率低。當單質砷電解電解效率低于某個數值，就要停機更換電極。造成單質砷浪費和增加危險廢棄物的處理費用。

4、單質砷電極價格昂貴。單質砷電極必須是單晶單質砷才能做成有固定的結構和表面積，單晶的單質砷需要專用長晶爐才能長成晶體，需要專門的設備和消耗大量的電能。