一种用于金属壁(1)的阴极保护以防在盐性环境中腐蚀的装置，包括阳极和用于将所述阳极连接于所述壁(1)的器件(4，5)，所述阳极具有比所述壁(1)更高的电化学势，其特征在于，所述阳极置于隔室(6)中，隔室(6)由壁界定，该壁能够被电子渗透，并且可选地能够被水渗透，包括：由选自以下的材料制成的多孔外层(7)：聚合物材料、陶瓷材料，或者水合无机材料；以及至少一个多孔层(9，10)，其具有在阳极分解期间收集由阳极发出的阳离子的能力，形成所述至少一个层的材料选自以下：渗透隔膜、活性炭、阳离子交换树脂(诸如沸石)、具有纳米填料的阳离子收集聚合物、阳离子收集矿物化合物(诸如页硅酸盐和链硅酸盐)、保留阳离子的纳米过滤半渗透性有机微孔性隔膜。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于金属壁的阴极保护以防在盐性环境中腐蚀的装置
本专利技术涉及浸没在盐水或盐性环境中的设施的阴极保护。
技术介绍
保护船的金属外壳或金属部件以免被海水腐蚀通常常规地通过牺牲阳极提供，该牺牲阳极包括比被保护的带更多负电的金属。当船及其牺牲阳极浸入在海水中时，极化发生，外壳变成电化学电池的阴极，而牺牲阳极变成该同一电池的阳极。因此，牺牲阳极的金属组分经受通过海水的腐蚀作用，而不是这些外壳。根据反应M — Mn+ + ne_，这些组分M以阳离子的形式释放在海水中。 保护船或任何其它海船或固定设施的浸没的钢部件的牺牲阳极大体具有铝-锌(2%-6%)-铟(0.01%-0.05%)，或铝-镓(0.01%)或锌-铝合金(0.1%_0.5%)。该保护的缺陷在于其将构成牺牲阳极的金属的离子释放到海洋环境中。虽然该缺陷在海处的船的情况下为相对最小的，但当船停泊在港口中时，其必须被更加重视，因为阳极的金属将在水中和停泊区的海床中积聚，其中，它们将被生活在那里的生物吸收。对于诸如石油钻塔和离岸风力涡轮的固定设施，问题也出现。因此迫切的是找到有效且经济的解决方案，用于尽可能避免有害金属到环境中的该释放，尤其是在环境保护法规的发展可利用解决方案来在某些情况下强制性地控制来自牺牲阳极的废物时。 如刚才描述地使用牺牲阳极的备选解决方案是用不必比待保护的材料带更多正电的材料(其可为钢、铸铁、石墨、金属氧化物等)来制造该阳极，但借助于直流或经整流的电流的发电机不断地或循环地将电势施加于其。该电势使阳极比待保护的壁更可腐蚀。该技术应用起来费力，尤其是在难以接近的设施的区域中，但其主要对于大型设施而言是有效的。该技术被称为“外加电流阴极保护”(简写为ICCP)。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出解决方案，用于避免由于用于阴极保护的装置的阳极的分解而产生的阳离子释放到环境中。 出于该目的，本专利技术涉及一种用于金属壁的阴极保护以防在盐性环境中腐蚀的装置，其包括阳极和用于将所述阳极连接于所述壁的器件，所述阳极处于比所述壁更高的电化学势处，其特征在于，所述阳极置于隔室中，该隔室由壁界定，该壁能够被电子渗透，并且可选地能够被水渗透，包括:选自以下的材料的多孔外层:聚合物材料、陶瓷材料，或者水合无机材料；以及至少一个多孔层，其能够在阳极分解期间捕捉由阳极发出的阳离子，构成所述至少一个层的材料选自以下:渗透隔膜、活性木炭、阳离子交换树脂(诸如沸石)、具有纳米填料的阳离子捕捉聚合物、阳离子捕捉矿物化合物(诸如页硅酸盐和链硅酸盐)、保留阳离子的类型的半渗透性有机微孔性纳米过滤隔膜。 所述壁还可包括捕集带负电荷的污染物的隔膜。 阳极可为牺牲阳极，该牺牲阳极的电化学势自然高于金属壁的电化学势。 另外，装置可包括器件，可通过该器件对阳极施加高于金属壁的电化学势的电化学势。 用于将阳极连接于金属壁的器件可与隔室外部的壁接触，并且可密封地穿过隔室的多孔壁。 用于将阳极连接于金属壁的器件可与隔室内部的金属壁接触，并且隔室的多孔壁密封地连接于金属壁。 装置可包括用于使阳极与金属壁保持一距离的器件。 其可包括能够在阳极分解期间捕捉由阳极发出的阳离子的多个层，每个层优先捕捉不同于由其它层优先捕捉的那些的阳离子。 如将理解的，本专利技术包括将阳极置于隔室中，该隔室由一系列多孔隔膜界定，该多孔隔膜至少能够被电子渗透，或者甚至还能够被水渗透，布置在层中。外层包括非金属多孔隔膜，该非金属多孔隔膜意于减少阳极附近的水流。其它多孔层或多个层起到阳离子屏障或捕集器的作用，这防止由于阳极分解而产生的阳离子从隔室泄漏到环境中。 如果隔膜全部都能够被水渗透，则分开阳极与隔室的壁的空间自然填充有水。如果隔膜中的至少一个不能够被水渗透而是仅能够被电子渗透，则必要的是，在装置的安装期间，以水(优选为海水)填充隔室，以获得良好的导电性，以便使阳极在电子传导介质中淋浴，以及以隔室的运行形式对隔室赋予平衡的内部压力和外部压力。 【附图说明】 参照以下附图，在阅读下面给出的描述时，将更好地理解本专利技术:图1以纵向截面示意性地显示执行本专利技术的第一示例；图2以纵向截面示意性地显示执行本专利技术的第二示例。 【具体实施方式】 图1显示金属壁I属于安装在海洋环境2中的装备，诸如石油钻塔或风力涡轮。但是，该壁I也可为船的外壳，或者一些其它海船的外壳。以已知方式，牺牲阳极3布置在壁I附近，电力连接器4、5连接于壁I。大体上，如现有技术中，牺牲阳极3围绕单个钢连接器构建，并且在该情况下，显示的连接器4、5实际上为该单个连接器的两端。构成牺牲阳极3的材料出于该目的为常规的(例如Al-1ruAl-Ga或Zn合金)，并且其选定不为本专利技术的特性特征。 根据本专利技术，牺牲阳极3包封在隔室6中，隔室6由形成层的一组隔膜界定，并且以例如大约Icm的距离包围阳极3。 最外层7是多孔层，该多孔层可被电子渗透，并且优选还可被水渗透，意于减少外部环境和隔室的内部空间8之间的水流。构成多孔层的材料选自聚合物材料、陶瓷材料，或者水合无机材料。 作为此类材料的示例，我们可提到(非穷尽性地)聚乙烯或高密度聚乙烯类型的热塑性聚合物，或者工业莫来石或氧化铝类型的瓷料。 如果该材料是绝电的，则其必须是多孔的。实际上，阳极的极化对应于小型电化学电路的建立，只有在电子循环时该小型电化学电路才可起作用。开气孔允许电子传送到液体中，即使层7是绝缘的。 该最外层7具有保护阳极和隔室6的其它隔膜不受水力磨蚀的功能，最外层7的厚度大体为大约I毫米。其必须具有适合的耐磨属性和冲击强度，以及对在存在移动流体的情况下的变形的抵抗。 层7的渗透性为例如大约10 ml/分钟每I cm2阳极表面。 隔室6的壁的其它层或多个层(在显示的示例中，存在它们中的两个9、10)包括一种或更多种材料，它们用作阳离子捕集器，该阳离子捕集器捕集由牺牲阳极3发出的阳离子，以防止它们进入海洋环境2。各种类型的材料可适合于该目的:渗透隔膜、呈粉末或颗粒形式的活性炭、阳离子交换树脂(诸如沸石)、具有吸引阳离子的负纳米填料的阳离子捕捉聚合物、阳离子捕捉矿物化合物(诸如页硅酸盐和链硅酸盐)。此类材料包括在常用于处理水和使水软化用于阳离子捕捉或交换的那些之中。它们可利用活性氧化铝或功能相同的化合物的隔膜补充，就此而言，该隔膜捕集带负电荷的污染物，诸如As和氟化物，该带负电荷的污染物可降低隔膜捕集阳离子的效力。 也可使用在离子交换的电解过程中采用的半渗透性隔膜。 保留阳离子的类型的半渗透性有机微孔性纳米过滤隔膜也可为适合的。 阳离子捕捉材料的层数是任意的，由用户选择。这些层可有利地为多种类型，并且各种种类的层可例如优先吸收牺牲阳极3很可能释放的化学种类中的一种或更多种。 例如，我们可设想:外层9能够被半径小于1.5 A的化学元素渗透，并且不能够被半径大于1.5 A的化学元素(诸如Ca、K、Mg、Na)渗透；并且内层10能够被半径小于1.1 A的化学元素(诸如0、C1、N)(因此其将能够渗透到隔室6的内部空间8中，或者离开内部空间8，这不具有缺陷)渗透，并且不能够被半径大于1.1 A的化学元素(诸如Al、Zn、Ga、In)渗透，因而阳本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于金属壁(1)的阴极保护以防在盐性环境中腐蚀的装置，包括阳极和用于将所述阳极连接于所述壁(1)的器件(4，5)，所述阳极处于比所述壁(1)更高的电化学势处，其特征在于，所述阳极置于隔室(6)中，所述隔室(6)由壁界定，所述壁能够被电子渗透，并且可选地能够被水渗透，包括：选自以下的材料的多孔外层(7)：聚合物材料、陶瓷材料，或者水合无机材料；以及至少一个多孔层(9，10)，其能够在所述阳极分解期间捕捉由所述阳极发出的阳离子，构成所述至少一个层的所述材料选自以下：渗透隔膜、活性木炭、诸如沸石的阳离子交换树脂、具有纳米填料的阳离子捕捉聚合物、诸如页硅酸盐和链硅酸盐的阳离子捕捉矿物化合物、保留阳离子的类型的半渗透性有机微孔性纳米过滤隔膜。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.01 FR 12509461.一种用于金属壁(I)的阴极保护以防在盐性环境中腐蚀的装置，包括阳极和用于将所述阳极连接于所述壁(I)的器件(4，5)，所述阳极处于比所述壁(I)更高的电化学势处，其特征在于，所述阳极置于隔室(6)中，所述隔室(6)由壁界定，所述壁能够被电子渗透，并且可选地能够被水渗透，包括: 选自以下的材料的多孔外层(7):聚合物材料、陶瓷材料，或者水合无机材料； 以及至少一个多孔层(9，10)，其能够在所述阳极分解期间捕捉由所述阳极发出的阳离子，构成所述至少一个层的所述材料选自以下:渗透隔膜、活性木炭、诸如沸石的阳离子交换树脂、具有纳米填料的阳离子捕捉聚合物、诸如页硅酸盐和链硅酸盐的阳离子捕捉矿物化合物、保留阳离子的类型的半渗透性有机微孔性纳米过滤隔膜。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述壁(I)还包括捕集带负电荷的污染物的隔膜。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述阳极是...
【专利技术属性】
技术研发人员：S普里根特，
申请(专利权)人：阿尔斯通再生能源技术公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR
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