Материал для изготовления электродов электролизера

Изобретение относится к материалам для изготовления электродов, используемых при электролизе жидкости, преимущественно питьевой воды. Материал содержит порошкообразный кремний, порошкообразный графит и связующее при следующем соотношении компонентов, мас.%: порошкообразный графит - 20-79, порошкообразный кремний - 79-20, связующее - остальное. Технический эффект - улучшение качества обработки питьевой воды разного состава и обеспечение насыщения ее ионами кремния, что благоприятно сказывается на здоровье человека. 1 табл.

 

Изобретение относится к электрохимической технологии обработки жидкой среды и касается материала для изготовления электродов электролизера с целью получения экологически чистых растворов, которые могут быть использованы в здравоохранении. промышленности и сельском хозяйстве.

Известны электроды электролизера, изготовленные из нержавеющей стали (см. Маловичко А. "Очищение почек". Санкт-Петербург, ТОО "Респкс", 1998, С.183).

Недостатком данного материала является то, что анод из стали растворяется. В результате жидкость насыщается ионами железа, хрома и др. и как следствие этого ухудшается качество жидкости, особенно питьевой воды.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является материал для изготовления электродов электролизера, содержащий углерод (см. патент РФ на полезную модель №43542, кл. С 02 F 1/46, 27.01.2005 г.).

Этот материал является экологически чистым и не загрязняет жидкость вредными примесями, особенно если такая жидкость используется в качестве питьевой воды. Недостатком данного материала является то, что в процессе электролиза происходит его разрушение на молекулярном уровне. Продукты разрушения попадают в жидкость, загрязняют ее и делают темной.

Другим серьезным недостатком прототипа является активное разрушение анода, в результате чего сокращается срок его работы.

Технической задачей изобретения является повышение эксплуатационных качеств материала за счет снижения степени его разрушения и уменьшение загрязнения обрабатываемой в электролизе жидкости.

Поставленная техническая задача достигается тем, что материал для изготовления электродов электролизера, содержащий углерод, согласно изобретению дополнительно содержит порошкообразный кремний и связующее, а в качестве углерода - порошкообразный графит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Порошкообразный графит	20-79
Порошкообразный кремний	79-20
Связующее	остальное

В качестве связующего может быть взят чистый крахмал, подсолнечное масло и др. экологически чистые вещества подобного назначения.

Данный материал может быть получен следующим образом.

Берут порошкообразный кремний или его разновидность - порошкообразный карбид кремния, графит в соответствующих пропорциях и связующее. Вся смесь тщательно перемешивается. Из этой смеси формуют методом прессования электроды (аноды, а в ряде случаев и катоды) и спекают их в печи при температуре 1800-2100°С.

При изготовлении материала и выборе ингредиентов исходят из следующего:

Так как материал применяется для изготовления электродов электролизера, то учитывается его электрохимическая стойкость (количество циклов электроактивации воды), электрическое сопротивление, минерализация или солесодержание обрабатываемой воды и степень насыщения воды ионами кремния. При этом учитывали, что с повышением содержания углерода в материале снижается электрическое сопротивление электрода и уменьшается электрохимическая стойкость электродов (анодов). Также при этом уменьшается насыщение воды ионами кремния. Такой материал наиболее подходит для воды с увеличенным солесодержанием - более 1000 мг/л. Материал с повышенным содержанием кремния и пониженным содержанием углерода имеет повышенное электрическое сопротивление, но высокую электрохимическую стойкость. В этом случае вода больше насыщается ионами кремния. Данный материал целесообразнее применять для вод со слабой минерализацией.

Сказанное подтверждается нижеприведенными примерами.

Пример 1.

Материал готовили из 20 мас.% порошкообразного кремния и 79 мас.% порошкообразного графита. В качестве связующего использовали пищевой крахмал. Электрическое сопротивление материала не превышало 10 Ом, электрохимическая стойкость составила 1470 циклов. Содержание ионов кремния в воде составило 5,1 мг/л. Наиболее целесообразно применять такие электроды для воды с минерализацией больше 1000 мг/л.

Пример 2.

Материал готовили из 50 мас.% порошкообразного кремния, 49 мас.% порошкообразного графита и 1 мас.% подсолнечного масла. По результатам испытаний стойкость электродов, изготовленных из этого материала, составила 1820 циклов, а электрическое сопротивление - 10-30 Ом. Содержание ионов кремния в воде составило 6,5 мг/л. Данные электроды могут быть использованы при обработке питьевой воды с минерализацией 500-1000 мг/л.

Пример 3.

Материал готовили из порошкообразных веществ - 20 мас.% графита и 79 мас.% кремния и связующего - пищевого крахмала 1 мас.%. Из данного материала были изготовлены аноды для электролизеров питьевой воды. По результатам испытаний электрохимическая стойкость этого материала составила не менее 2500 циклов электроактивации воды (см. табл.1). Электрическое сопротивление этого материала составило 30-50 Ом. Данные электроды могут быть применены при обработке питьевой воды (или других жидкостей) с минерализацией не больше 500 мг/л. Максимальное содержание ионов кремния в воде составило 8,2 мг/л.

Оптимальный состав материала установлен в ходе длительных испытаний. Результаты испытаний обобщены и приведены в таблице 1.

Использование предлагаемого материала позволяет улучшить качество обработки питьевой воды разного состава и обеспечить насыщение ее ионами кремния. Это благоприятно сказывается на здоровье человека.

Таблица 1
п/п	Содержание инград., мас.%	Эл. хим. стойкость, кол. циклов	Электр. сопр-е, Ом	Минер-ция воды, мг/л	Содерж. Si в воде, мг/л
Si	С
1.	20	79	1500	5-10	Больше	5,1
2.	50	49	1800	10-30	500/1000	6,5
3.	70	20	2500	30-50	Меньше	8,2

Материал для изготовления электродов электролизера, содержащий углерод, отличающийся тем, что он дополнительно содержит порошкообразный кремний и связующее, а в качестве углерода - порошкообразный графит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Порошкообразный графит	20-79
Порошкообразный кремний	79-20
Связующее	Остальное