Номер патенту: 8351

Опубліковано: 29.03.1996

Автор: Альберто Пеллегрі

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Катод для электрохимических процессов, содержащий электропроводную подложку из железа, никеля, меди, серебра, кобальта или нержавеющей стали, промежуточный слой и электрокаталитическое покрытие из окиси или смеси окиси рутения, иридия и титана, отличаю­щийся тем, что, с целью увеличения срока службы катода, промежуточный слой выполнен из метал­ла, выбранного из группы: никель, железо, медь, хром, серебро, кобальт, или их сплавов и содержит диспергированные в нем частицы окиси или сме­шанных окислов рутения, иридия, титана, тантала, гафния, ниобия и церия в количестве 3-15 мас.%, причем размер частиц составляет 0,2-30 мкм, а толщина промежуточного слоя 2-30 мкм.

2. Катод по п. 1, отличающийся тем, что он содер­жит элсктрокаталитическое покрытие в количест­ве 2-20 г/м2.

Текст

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (19) SU(11I 1530102 A3 С 25 В 11/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ И ПАТЕНТУ 1 (21) 3971971/23-26 (22) 0^.11.85 (3D С3633 А/8Й (32) 0*1.11.8*1 (33) IT {Щ 15.12.89. Бюл. К ^6 (71) Оронцио де Нора Импианти Элеттрокимичи С.П.А. (іт) (72) Альберто Пеллегри (IT) (53) 621.3.035 (088.8) (56) Патент США Г ^5&518, кл. С 25 D 11/00, 26.06.84. (5*0 КАТОД ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ (57) Изобретение относится к катодам для электрохимических процессов и может быть использовано при электролизе галоидов щелочных металлов. Катод содержит электропроводную подложку из железа, никеля, меди, серебра, хрома, кобальта или нержавеющей ста ли, промежуточный слой, выполненный из металла, выбранного из группы никель, железо, медь, хром, серебро, кобальт или их сплавов, с диспергированными в нем частицами окиси или смешанных окислов рутения, иридия, титана, тантала, гафния, ниобия и церия в количестве 3~15 мас.%, причем размер частиц составляет 0,2-30 мкм, а толщина промежуточного слоя равна 2-30 мкм. На промежуточный слой нанесено электрокаталитическое покрытие из окиси или смеси окиси рутения, иридия и титана в количестве 220 г/м2. Изобретение позволяет увеличить срок службы катода при сохранеа S нии высокой каталитической активности благодаря хорошей адгезии электрокаталитически активного слоя с промежуточным и последнего с подложкой. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. Изобретение относится к электродам для электрохимических процессов и может быть использовано при электролизе галоидов щелочных металлов. Целью изобретения является увеличение срока службы катода. Поставленная цель достигается за счет того, что в катоде, содержащем электропроводную подложку, промежуточный слой и электрокаталитическое покрытие, промежуточный слой состоит из металла, выбранного из группы никель, железо, медь, хром, серебро, кобальт, или их сплава и содержит диспергированные в нем частицы окиси или смешанных окислов рутения, ири дия, титана, тантала, гафния, ниобия и церия в количестве 3-15 в е с Д , размер частиц 0,2-30 мкм, а толщина промежуточного слоя 2-30 мкм. Электрокаталитическое покрытие наносят в количестве 2-20 г/м2. П р и м е р 1. Несколько образцов сеток, изготовленных из никелевой проволоки диаметром 0,1 мм, подвергают обезжириванию в паре и промывке в растворе, содержащем 15% соляной кислоты, в течение примерно 60 с. Указанные никелевые сетки используют в качестве подложек для электроосаждения из ванны покрытия, имеющей следующий состав, г/л: сульфат никеля 200; хло (Л 1530102 рид никеля 50; борная кислота ^0; Таким образом изготовленные электпорошок смешанных окисей рутения и роды испытывают в качестве катодов тирана с отношением между металлами длп выделения водорода в 35%-ном раст10:1-10. воре каустической соды (ЬаОН) при Ванна имеет температуру примерно 80°L и при изменении плотности тока 2 2 2 50*С, плотность тока 50 мА/см , поот ЬОО А/м до 5000 А/м . Для каждого рошкообразные частицы смешанных окисей полученного образца строят Тафелевсимеют средний диаметр примерно 2 мкм, кую зависимость. С целью сравнения минимальный диаметр 0,5 мкм, а макси- ] 0 испытывают в качестве катода в тех мальный диаметр 6 мкм. же условиях образец, который только сцепленным предварительным покрытием Порошок поддерживают в виде суспенили промежуточным, слоем, нанесенным зии в ванне за счет механического пеметодом электроосаждения. ремешивания и электроосаждение длится 2 примерно 20 мин. ^ Электрод,, покрытый 12 г/м окиси, Толщина нанесенного сцепленного имеет напряжение относительно калопредварительного покрытия примерно мельного электрода сравнения 1,175 В 2 15 мкм и примерно 10% покрытия содер(SCE) при 500 А/м и Тафелевский накжит частицы смешанной окиси, однородлон приблизительно 35 мВ/декада тока. но распределенные по никелевой мат- JQ Электрод с поверхностным покрыти2 рице. ем (только Ь г/м )имеет напряжение отЧастицы смешанной окиси на поверхносительно каломельного электрода ности предварительного покрытия тольсравнения 1,180 В (S(X) при 5СС А/м 2 . ко частично покрыты никелем. Таким Сравнительный электрод без поверхобразом, некоторая часть поверхности JS ностного окисного покрытия имеет напсодержит непокрытые частицы или поверхряжение относительно каломельного ности воздействия. Никелевое покрытие электрода сравнения 1,205 В (SCE) при дендритное. 500 А/м 2 и Тафелевский наклон приблизительно 85 мВ/декада тока. После промывки в деионизованной воде и осушки на поверхность одного из .„ , В целях сравнения смешанную окись покрытых образцов наносят водный раструтения - титана в керамическом поквор состава: хлорид рутения (по металрытии наносят на промежуточную никелу.) 10 г; хлорид титана (по металлу) левую сетку таким же способом, что 1 г; водный раствор 30%-ной перекиси для получения электродов в соответствии с изобретением, но без предвариводорода. 50 см 3 ; водный раствор 20%35 тельного нанесения на подложку, гальной соляной кислоты см ванического предварительного покрытия После осушки при 6О°С в течение или промежуточного слоя. Образуется •примерно 10 мин образец нагревают в окисное покрытие примерно 6 г/м2. , печи в воздушной атмосфере при ЦВО° Этот электрод при испытаниях в в течение 10 мин, а затем охлаждают 40 аналогичных условиях имеет напряжедо комнатной температуры. нке относительно каломельного электМетодом сканирующей микроскопии рода сравнения примерно 1,185 В (SCE) установлено, что образуется поверхнопри 500 А/м ? и Тафелевский наклон стный окисный слой, который методом примерно 50 мВ/декада тока. рентгеновской дилракции определен Хотя каталитическая активность в как твердый раствор окиси рутения и результате почти одинакова при сравтитана. нении с электродами, изготовленными Толщина поверхностного окисного в соответствии с изобретением, отмепокрытия примерно 2 мкм, а количество чается очень плохая адгезия. Энергичего, определенное взвешиванием, приного встряхивания покрытой поверхномерно k г/м2 поверхности. сти достаточно, чтобы вызвать удалеНа других образцах, покрытых сцепние нанесенного керамического мателенным предварительным покрытием или риала . промежуточным слоем, нанесенным метоВ противоположность этому поверхдом электроосаждения, процесс формованостное покрытие электрода в соответния поверхностного покрытия из смествии с изобретением хорошо адгезионшанной окиси повторяют 3 раза, благоно связано и имеет большое сопротивдаря чему образуется поверхностное ление к отрыву его при игпмтаниях керамическое покрытие примерно 12 г/м? •, #f:'; '«/Т: ,Л 5 15301 02 этого сопротивления методом клейкой ленты. П р и м е р 2. Электроды изготовляют тем же способом, что и в примере 1, но с использованием других материалов, • Б табл.1 приведены результаты, полученные на различных электродах в тех же условиях испытаний, что и в ^о примере 1. П р и м е р 3. Электроды в соответствии с примером 2 используют в качестве катодов в лабораторных электролизных ячейках, снабженных катионо- 15 обменными мембранами Nafiqn (R) , поставляемыми E.I Du Font' t e nemoura, i и титановыми анодами, покрытыми покрытием из смеси окисей рутения и титана. 20 В анодное пространство электролизной ячейки загружают водный раствор 200 г/л хлористого натрия, а в катодное пространство заливают деионизированную воду, концентрацию NaOli под25 держивают на уровне примерно 35%. .Плотность тока примерно 200 А/м 2 , рабочая температура в диапазоне 85 95°С В'первой сравнительной ячейке ка- 30 тод изготавливают из никеля и не обрабатывают в то время как во второй сравнительной ячейке катод изготавливают из никеля, покрытого только сцепленным предварительным покрытием 35 или промежуточным слоем, содержащим никелевую матрицу, включающую 12% частиц окиси рутения. Напряжение в ячейке, снабженной катодами, изготовленными в соответ^Q ствии с изобретением, примерно на 0,2 В меньше, чем в первой сравнительной ячейке, и примерно на 0,06 В меньше, чем во.второй сравнительной ячейке. ,с После ЗОССі ч работы напряжение в ячейке, снабженной электродами, изготовленными в соответствии с изобретением, фактически не изменялось, разница относительно первой сравни^п тельной ячейки уменьшилась примерно до 0,12 В, в-то время как разница относительно второй сравнительной ячейки увеличилась примерно до 0,1 В. Катоды в соответствии с. изобретением *> ' выглядят неизменившимися, в то время ~как необработанный никелевый катод, а также никелевый катод, покрытый ; только предварительным слоем или промежуточным слоем, нанесенным гальванически, ныглвдят черными от осевшего осадка, который, по данным проведенного анализа, состоит из железа и : окиси железа. В табл.2 приведены данные по четырем типам катодов, выполненных с учетом параметров данного изобретения. Все образцы подвергают термическому разложению, как в примере 1 для образования поверхностного смешанного окисла и испытывают в условиях примера 1. Первые три образца показывают высокую каталитическую активность и хорошую адгезию покрытия с подложкой. Четвертый образец имеет более высокое напряжение. Таким образом, катод для электрохимических процессов по данному изобретению характеризуется высокой адгезией покрытия к подложке, благодаря чемусрок службы его при сохранении большой каталитической активности значительно больше известных. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1. Катбд для электрохимических процессов, содержащий электропроводную подложку из железа, никеля, меди, серебра', кобальта или нержавеющей стали, промежуточный слой и электрокаталитическое покрытие из окиси или смеси окиси рутения, иридия и титана, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения срока службы катода, промежуточный слой выполнен из металла, выбранного из группы: никель, железо, медь, хром, серебро, кобальт, или их сплавов и содержит диспергированные в нем частицы окиси или смешанных окислов .рутения, иридия, титана, тантала, гафния, ниобия и церия в количестве, 3-15 мас.%, причем размер частиц составляе'т 0,2-30 мкм, а толщина промежуточного слоя 2-3С мкм, 2. Катод п о п . 1 , о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он содержит электрокаталитическое покрытие в количестве 2-20 г/м 2 . 1530102 Т а б л и ц а ! Подложка Сцепленное предварительное Керамическое Катодное покрытие (толщина 15 мкм) поверхностное напряжение, 2 покрытие, 50 мА/м 15 Никель -"-"-"-"-"Железо Медь Nn-Ruo/TiOa. Ni ^і- RuO 2 Ag нь Ru0 4 /Ta0n Ni/Ag + RuO 2 Ni н> ТІ'О 2 Cr ні- І г О 2 Fe ні- RuO 2 Си нн Т і О 2 Ag нh T i O 2 Ag ні- R u O 2 / Z r O z Ag н^ R u O 2 / H f O a Ag-нн R u 0 2 / N b 0 * Серебро Никель -" R u l 2 /TiO2 RuO z RuOz /TiO^ RuO 2 RuO2 і IrO2 RuO 2 RuO 2 / T i O z RuO 2 / T i O 2 RuO 2 / T i O 2 RuOE / T i O 2 RuO2 / T i O 2 Тафелевский наклон, мВ/декада тока -1,175 -1.170 -1,170 -1,170 -1,170 -1.1Б0 -1,175 -1,175 -1,170 -1,176 -1,175 -1,170 35 37 35 35 Ц0 hi 38 Цо 38 38 37 35 Т а б л и ц а 2 Показатели Образец ЕГПП Размер частиц окислов промежуточного слоя, мкм 0,1-0,3 8-12 Толщина промежуточного слоя, мкм 10 Окисные частицы в покрытии, вес,% Редактор 0.Спесивых Составитель Н.Чиликина Техред Л.Сердюкова 25-32 30-38 ЗС 35 8 12 Корректор М.Пожо Заказ 7767/59 Тираж 605. Подписное ВНИИПИ Государственнаго комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР ПЗО35, Москва, Ж-35, Р.аушская наб., д. k/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул.Гагарина, 101

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Cathode for electrochemical processes

Назва патенту російською

Катод для электрохимических процессов

МПК / Мітки

МПК: C25B 11/00

Мітки: електрохімічних, катод, процесів

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/4-8351-katod-dlya-elektrokhimichnikh-procesiv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Катод для електрохімічних процесів</a>

Подібні патенти