니켈/코발트전해채취 - Divided cell

니켈과 코발트 전해채취는 양극과 음극이 반투막(semi-permeable membranes)으로 나누어져 있는 divided cell*을 쓰는 경우가 많습니다(일반적인 전해조도 사용함). 이때, 반투막은 주로 아노드 백(anode bag)이 됩니다. 캐소드백(cathode bag)도 사용할 수 있으나, 음극판 전체(full-sheet)에 전착시키는 경우에는 금속이 음극판에서 떨어져 나오는 정도가 심하며 거의 사용되지 못합니다.

*일반적으로 구리, 아연 등에 이용되는 전해조형식은 undivded cell로 불림

 

전해액은 양극액(anolyte)과 음극액(catholyte) 둘로 나누어져 전해조에서 빠져나오게 됩니다. 이와 같이 니켈 혹은 코발트에서 divided cell을 이용하는 이유는, 아래와 같습니다.

 

· 양극에서 물 분해로 생산되는 수소 이온(H⁺)이 음극으로부터 분리되어 있으므로 전해액은 대체로 높은 금속 농도를 유지

· 해당 양극액을 양극 멤브레인 내에서 따로 빼내며 음극에서의 수소가스 발생을 방지함으로써 전류효율을 향상

· 위의 이유로, 전착되는 금속에 포함되는(entrainment 등) 수소함량을 낮춤

 

하지만, 아노드 백을 사용함에 따라 아노드 백 안에는 양극에서 생성되는 고체 물질들(MnO₂, PbO₂, PbSO₄ 등의 플레이크 혹은 코발트 산화물 등)이 축적될 수 있으며 이들은 정기적으로 제거 및 청소될 필요가 있습니다.

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Divided cell의 배치 및 구조

 

일반적으로 전해조가 설치되어 있는 셀하우스(cellhouse)의 구조 및 배치와는 다르게, 전해조는 아래의 배치와 같이 2개씩 떨어뜨려 놓습니다. 이는, 그림에서 볼 수 있듯, 양극액(혹은 음극액)을 격리되어 있는 멤브레인 내에서 별도로 빼내기 때문입니다.

 

전해조의 양 옆에 설치되어 있는 파이프와 양극 사이에는 양극액을 빼내기 위한 가느다란 관(③)으로 연결되어 있습니다.

이 외에 전해조가 부스바(busbar)(①)를 공유하지 않는 공간이 생기기 때문에, 부스바들을 연결시켜 줄 Continuous busbar(②)가 추가로 설치됩니다.