专利名称：多功能高效金属锌电解还原设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多功能高效金属锌电解还原设备。
技术背景随着碱性锌电池的快速发展，金属锌在电池行业的需求量大幅度增加，但 由于金属锌在氧化还原过程中晶格的变化特性，我们很难将碱性锌电池制作成 传统意义上的充电电池(即二次电池)，所以目前电池行业内的金属锌大部分 被用于制造一次性电池，在造成资源浪费的同时，也限制了金属锌在电池制造 行业性能优势的发挥。虽然有一些企业在进行电池回收的过程中，探索出了一 些金属锌还原技术，但效果均不理想，效率也不高。锌-空气金属燃料电池的迅猛发展为二次碱性锌电池开拓出了一条崭新的 道路。二次锌-空气锌空气金属燃料电池体外充电的循环利用方式，巧妙地回 避了金属锌在直接充电过程中晶格变化的劣势，充分利用了金属锌的性能优 势，成为一种具有巨大使用空间的新型二次碱性锌电池。二次锌-空气电池的出现，对金属锌的体外充电方式和效率提出了很高的 要求，并且成为一个有待解决的难题。 发明内容本实用新蹈的目的是提供一种多功能高效金属锌电解还原设备。 为实现上述目的，本实用新型釆取以下设计方案一种多功能高效金属锌电解还原设备，包括一电解槽，电解槽内置有碱性 电解液，所述的阳极由板网结合式阳极体构成，阳极板与导电铜排连接；所述 的阴极由阴极板与导电铜排连接构成。所述的板胸结合式阳极体采用半网篮式结构， 一侧及底部为阳极板材，其 它侧面为网篮，阳极板与网篮间为阳极收集袋。所述的板俩结合式阳极体的阳极板表面积形状及大小与阴极板表面积的
形状及大小相等。所述的板网结合式阳极可以装入反应后的含有金属锌、氧化锌和锌酸盐的 碎渣，进行电解还原；也可以将含有高浓度锌酸盐的碱性电解液电解还原。 本实用新型的优点是-1、 具有两种功能，可以电解还原两种金属锌废料。2、 操作简单、方便，减少电解还原过程的附加程序。3、 减少电解成本，从而提高电解效率。4、 本设备电解还原的海绵状金属锌具有非常优异的放电性能。
图l 为本实用新型剖面示意图 图2 为本实用新型板网结合式阳极结构示意图 图3 为本实用新型阴极结构示意图具体实施方式
如图1所示，本实用新型多功能高效金属锌电解还原设备包括一电解槽2， 电解槽内置有碱性电解液3，所述的阳极5由板网结合式阳极体构成，其采用 半网篮式结构， 一侧及底部为阳极板材6，其它侧面为网篮8，阳极板与网篮 间为阳极收集袋4。阳极板6与导电铜排连接；所述的阴极由阴极板1与导电 铜排7连接构成。图2给出了本实用新型板网结合式阳极结构示意图，在阳极5的上端设阳 极电源接口9，导电铜排与阴极板联成一体，固定在电解槽上，阴极电源接口 IO与外部电濂负极连接。图3给出了本实用新型阴极结构示意图，在阴极1的上端设阴极电源接口 10，所述的导电铜排7与阳极板联成一体，固定在电解槽上，阳极电源接口9 与外部电源正极连接。本实用新型的主要创新点在于对阳极的新型设计釆用板网结合式结构阳极，可以电解还原碎锌渣(主要成分为金属锌、氧化锌和锌酸盐)，也可以电 解还原含有高浓度锌酸盐的碱液。
电解还簾过程的反应方程式如下-1、 金属锌的电解还原过程阳极反应Zn+20H—-2e —Zn0+H^ t 阴极反应Zn0+H20+2e—Zn+20H— 总反应Zn—Zn2、 氧化锌的电解还原过程 阳极反应-2e —20H—+H: t 阴极反应ZnO+H:0+2e —Zn+20H— 总反应ZnO+3H20—Zn+40Ff+H.'t电解还原碎锌渣时，将碎锌渣填入板网结合式阳极(图示5)，直接进行 电解还原。阳极板6保证了阳极与碎锌渣的导电面积；阳极网8保证阳极与电 解液之间有足够空隙的离子通道，并对碎锌渣起到了一定的束缚作用；阳极收 集袋4保证碎锌渣不会在电解还原过程中电解液3进入，避免污染电解锌；阴 极l采用板式結构，表面积与阳极板有效面积一致。电解还原含有高浓度锌酸 盐的电解液时，将板网结合式阳极空置于电解液中，除去阳极收集袋，利用阳 极板的表面积对电解液进行电解还原。电解还原过程中，槽压控制在2-3V之 间，槽温控制在18-30"C，电解电流密度控制在50-150mA/cnr'。所述的板网结合式阳极呈长方体结构，也可在保证电解技术参数不受影响 的情况下根据电解槽2形状的改变进行适当变动。所述的阴极板形状和面积与阳极板相匹配。本实用新型是针对于金属锌的重复使用而设计的，并且可以处理多种电池 反应后的废锌料，在保证质量的同时，大大简化了操作程序，降低了成本，还 原效率>60%。我们电沉积法制得的海绵状锌粉通过有色金属研究院检测，含锌 量〉99.8%，并具有非常优异的放电性能。
权利要求1、一种多功能高效金属锌电解还原设备，包括一电解槽，电解槽内置有碱性电解液；其特征在于所述的阳极由板网结合式阳极体构成，阳极板与导电铜排连接；所述的阴极由阴极板与导电铜排连接构成。
2、 根据权利要求1所述的多功能高效金属锌电解还原设备，其特征在于: 所述的板网结合式阳极体采用半网篮式结构， 一侧及底部为阳极板材，其它侧 面为网篮，阳极板与网篮间为阳极收集袋。
3、 根据权利要求1所述的多功能高效金属锌电解还原设备，其特征在于: 所述的板网结合式阳极体的阳极板表面积形状及大小与阴极板表面积的形状 及大小相等。
专利摘要本实用新型公开了一种多功能高效金属锌电解还原设备，包括一电解槽，电解槽内置有碱性电解液，所述的阳极由板网结合式阳极体构成，阳极板与导电铜排连接；所述的阴极由阴极板与导电铜排连接构成。板网结合式阳极体采用半网篮式结构，一侧及底部为阳极板材，其它侧面为网篮，阳极板与网篮间为阳极收集袋。所述的板网结合式阳极体的阳极板表面积形状及大小与阴极板表面积的形状及大小相等，其可以装入反应后的含有金属锌、氧化锌和锌酸盐的碎渣，进行电解还原；也可以将含有高浓度锌酸盐的碱性电解液电解还原。
文档编号C25C1/00GK201053032SQ20072014893
公开日2008年4月30日 申请日期2007年4月26日 优先权日2007年4月26日
发明者刘伟春, 周利民, 周跃民, 王艳境, 王菁迅 申请人:北京长力联合能源技术有限公司