[科创基金项目]业余实用简单电解槽的制作
关键词
电解槽

在氧化剂的管理日益严格的今天,业余火箭及焰火爱好者的氧化来源受阻,不得不自行生产,电解法生产氧化剂,材料来源简单,成本中等,是业余生产氧化剂的主要方法。本次设计的电解槽,技术指标为:槽压4~5v,电流30~40A,极板材质钛基镀铂(阳)钛(阴),日产能约1Kg(高钠),采用强制循环和翅片风冷降温,这是第一代电解槽的外观 IMG_20210327_160755.jpg

设计要点如下:

1、电极 对于制高钾来说,阳极应采用有高析氧过电位的铂或二氧化铅材质的电极,阴极无太大要求,故阳极采用长12cm,高10cm,厚1mm,镀层0.5μm厚的钛基镀铂电极,阴极为同规格钛片,设计如下(阳极导电柄为2mm厚) 19fc7add1804f5e483dc555545f9e960.jpg

使用螺丝固定保证间距6mm IMG_20210327_135714.jpg IMG_20210328_083042.jpg IMG_20210327_135717.jpg

2、走线

对于大电流的线路,走线必须严格设计,我采用了铜鼻子+不锈钢螺丝连接电极与电线,导线为14号硅胶线,当然,对于36A的电流来说,有点细了。(计算一下发现,光线阻已经分压20%了) IMG_20210328_084552.jpg IMG_20210328_084550.jpg IMG_20210328_083040.jpg

3、冷却

冷却采用强制循环,翅片+风冷的设计,由于风扇功率小,槽温依然在50℃(气温25℃)左右,对电极寿命有不良影响,更换暴力风扇有望降至40℃。溶液无强腐蚀性,所以采用普通隔膜泵(用完才知道此泵不适合长时间工作),以后会更换长寿隔膜泵。翅片冷却器用铝管制成(铜离子对电流效率有不良影响),长度2m) IMG_20210327_160011.jpg

4,电源

电源为5V40A开关电源,外加电流表。有条件的可用恒流源

5

电解液

650g/LNaClO3+5g/LNa2Cr2O7 IMG_20210327_162511.jpg

6,电解槽

用1L塑料桶剪去顶部制成,虽然价格低廉,但溢溅严重,后期将换成封闭式槽 IMG_20210328_084550.jpg IMG_20210328_084552.jpg

工作状况:在槽压约3.5v(输出5V,减去线阻),槽温50℃时,电流密度达到15A/dm2,工作15小时后,将740gNaClO3全部转化为NaClO4 IMG_20210327_164959.jpg IMG_20210327_165001.jpg IMG_20210328_074818.jpg

不足与改进之处:开放式槽溢溅严重,损失产品且造成污染,将会改成封闭式槽

成本控制在了450元左右

来自:数理化 / 化学
30
性感铷铷 作者
8个月8天前
1楼

今天改成了封闭式槽子,加装了捕沫器(利用规模效应节约成本 IMG_20210402_194552.jpg IMG_20210402_201854.jpg IMG_20210402_220105.jpg IMG_20210402_200342.jpg IMG_20210402_200854.jpg IMG_20210402_220105.jpg IMG_20210402_220130.jpg


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HCN
8个月8天前
2楼

支持一下,LZ有没有测过产率和效率。

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性感铷铷作者
8个月8天前
3楼
引用HCN发表于2楼的内容
支持一下,LZ有没有测过产率和效率。

kP刚制出来,还未干燥

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性感铷铷作者
8个月8天前
4楼

另外非常奇怪,现在电流下降了不少,可能是阳极失效了?

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耶苏2009
8个月7天前
5楼

镀铂阳极大电流工作不了多久,必须纯铂电极的,我的

1000毫升烧杯已经有8公分晶体析出

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性感铷铷作者
8个月7天前
6楼
引用耶苏2009发表于5楼的内容
镀铂阳极大电流工作不了多久,必须纯铂电极的,我的1000毫升烧杯已经有8公分晶体析出

现在已经钝化了

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耶苏2009
8个月6天前
7楼
引用性感铷铷发表于6楼的内容
现在已经钝化了

大电流下,纯铂会有一定的消耗,镀层可能坚持不了太久

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性感铷铷作者
8个月6天前
8楼
引用耶苏2009发表于7楼的内容
大电流下,纯铂会有一定的消耗,镀层可能坚持不了太久

涂层没有任何问题,但是氧会渗入里面氧化钛,然后二氧化钛不导电,话说你试过用镀铂电极?结果如何?

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耶苏2009
8个月5天前
9楼
引用性感铷铷发表于8楼的内容
涂层没有任何问题,但是氧会渗入里面氧化钛,然后二氧化钛不导电,话说你试过用镀铂电极?结果如何?

我现在用的是纯铂电极,5.11克,尺寸5*8公分厚0.065毫米,淘宝网上做金片的店定做的(隆鑫珠宝,搜店铺)还有一个大尺寸的MMO,准备再搞一个钛铱钽,淘宝还有纯钽片,可能也能用。看了你的镀纯铂电极,准备放弃镀铂了。现在烧杯现在有8公分晶体,准备明后天停止电解,换2升的用MMO电极


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耶苏2009
8个月5天前
10楼


淘宝店铺说做实验MMO,长期使用钌铱钛,就是钌铱钛贵一点,纯铂更贵

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性感铷铷作者
8个月5天前
11楼
引用耶苏2009发表于9楼的内容
我现在用的是纯铂电极,5.11克,尺寸5*8公分厚0.065毫米,淘宝网上做金片的店定做的(隆鑫珠宝...

铱钽专门为析氧设计,过电位极低,你用来电解的话估计效率不到40%,之前就吃过一次亏

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耶苏2009
8个月5天前
12楼
引用性感铷铷发表于11楼的内容
铱钽专门为析氧设计,过电位极低,你用来电解的话估计效率不到40%,之前就吃过一次亏


那就只能钌铱钛和纯铂,纯金好像也可以

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耶苏2009
8个月5天前
13楼
引用性感铷铷发表于11楼的内容
铱钽专门为析氧设计,过电位极低,你用来电解的话估计效率不到40%,之前就吃过一次亏

其他贵金属钯要500多一克,铱,锇,铑都贵死了,钌便宜但是催,不能做薄片,钽延展性非常好,淘宝有钽片卖不贵,极耐腐蚀,应该可以做电极,估计效果类似铱钽钛


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耶苏2009
8个月5天前
14楼
引用性感铷铷发表于11楼的内容
铱钽专门为析氧设计,过电位极低,你用来电解的话估计效率不到40%,之前就吃过一次亏

我点焊在铂金电极上面导电的银条被盐水泡到腐蚀了一点点,然后在阴极以絮状还原析出了,以后阳极连接处硅胶要厚一点

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耶苏2009
8个月5天前
15楼
引用耶苏2009发表于10楼的内容
淘宝店铺说做实验MMO,长期使用钌铱钛,就是钌铱钛贵一点,纯铂更贵

铱钽钛错打成钌铱钛了

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耶苏2009
8个月2天前
16楼

2021年4月9日下午4点30分,我的改良型电解池开始工作,MMMO电极钌铱钛,左右各一根负极,分别是原来的1.5公分宽的钛条和韩国不锈钢筷子,3.57伏电压下面实际电流10安培,开关电源上面显示10.9安培,估计是开关电源的外接风扇分走了电流,拿无损钳式电流表测量是10安培,导线是2根16平方的电瓶连接线一共10元闲鱼买的,叫人焊了纯铜夹子,加2根1.5平方的线。容器是2升高型烧杯,内壁粘一根短只温度计测量控制温度,塑料扎带吊一个250毫升烧杯加满分析纯氯化钾固体。10安培电流下面3.57伏特电压,内阻仅0.375欧姆,发热估计35.7瓦,现在电解20多分钟,溶液温度

从20上升到23度,可以接受,稍后补充照片

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性感铷铷作者
8个月2天前
17楼
引用耶苏2009发表于16楼的内容
2021年4月9日下午4点30分,我的改良型电解池开始工作,MMMO电极钌铱钛,左右各一根负极,分别...

用保鲜盒做成封闭式的罢

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耶苏2009
8个月2天前
18楼

感觉塑料和有机玻璃散热不太好,还是高硼硅玻璃烧杯好一点,现在电解液温度维持在31度,电压3.46V电流11.1A,实际10.1安培,这次还了16平方线效果相当好,用万用表测电压,电极2端仅比开关电源下降0.01V,,这个在室内座位旁也仅仅要靠近到烧杯口10公分处才能感觉有点氯气味道,可以说是相当满意了。下面是照片。算了一下,2升饱和氯化钾10A电流需要电解大概5.1天(电流效率100%)加上补充的1烧杯,估计电解7-7.5天,实际电流效率50%,估计14-15天完成。已经加了稀盐酸,PH控制在6,左右,没有加其他添加剂。 微信图片_20210409185043.jpg 微信图片_20210409185153.jpg 微信图片_20210409185201.jpg 微信图片_20210409185234.jpg

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耶苏2009
8个月2天前
19楼

烧杯上面用3毫米有机玻璃板固定电极,705透明硅胶密封,淘宝买的几块钱,烧杯出水口封箱带封闭。

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耶苏2009
8个月1天前
20楼

停电半分钟检查一下装置,就发现不锈钢筷子开始有黄锈腐蚀了,赶紧通电保护阴极,以后一律只能用钛条阴极了

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zonda
8个月1天前
21楼

请问那个白色的胶是什么,贴主防腐做得很好呀

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性感铷铷作者
8个月1天前
22楼
引用zonda发表于21楼的内容
请问那个白色的胶是什么,贴主防腐做得很好呀

704硅胶

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耶苏2009
8个月1天前
23楼
引用性感铷铷发表于22楼的内容
704硅胶

705硅胶是透明的,搜淘宝,还有纳米双面胶无痕吸附胶贴强力万次可用双面胶贴,也是淘宝

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耶苏2009
7个月29天前
24楼

KCLO3电解为KCLO4有人发过视频,用纯铂金电极,钛丝阴极,大电流密度(好像没有超过10A),温度控制不超过20度,加少许高氯酸控制弱酸性,也可以加硫酸

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耶苏2009
7个月12天前
26楼

微信图片_20210427205440.jpg 明天停止电解,准备重结晶提纯

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性感铷铷作者
7个月11天前
27楼
引用耶苏2009发表于26楼的内容
明天停止电解,准备重结晶提纯

以氯酸钾那破溶解度,达到大电流密度不太可能,用氯酸钠吧,有途径,40,4斤

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耶苏2009
7个月6天前 修改于 7个月5天前
28楼
引用性感铷铷发表于27楼的内容
以氯酸钾那破溶解度,达到大电流密度不太可能,用氯酸钠吧,有途径,40,4斤
第一次制得粗产品740克,进行重结晶提纯,第二次的2升高型烧杯,产品把电极固定了,正在想办法溶解

微信图片_20210505160715.jpg 微信图片_20210505160727.jpg 微信图片_20210505160745.jpg 微信图片_20210505160742.jpg 微信图片_20210505160737.jpg 微信图片_20210505160733.jpg

第一次制得粗产品740克,进行重结晶提纯,第二次的2升高型烧杯,产品把电极固定了,正在想办法溶解

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耶苏2009
7个月6天前
29楼

氯化钾溶解度还可以,氯酸钾50-60度要小,低温更小,所以烧杯会有结晶,根据溶解度数据,以后用10-15升烧杯电解氯酸钾制取高氯酸钾,温度最好15-25度,纯铂金电极高电流密度才可以 微信图片_20210505173222.png

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