BG62785B1 - Катоден елемент за електролиза на натриев хлорид - Google Patents

Катоден елемент за електролиза на натриев хлорид Download PDF

Info

Publication number
BG62785B1
BG62785B1 BG102564A BG10256498A BG62785B1 BG 62785 B1 BG62785 B1 BG 62785B1 BG 102564 A BG102564 A BG 102564A BG 10256498 A BG10256498 A BG 10256498A BG 62785 B1 BG62785 B1 BG 62785B1
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
cathode element
fibers
pore
element according
forming agent
Prior art date
Application number
BG102564A
Other languages
English (en)
Other versions
BG102564A (bg
Inventor
Gerard Bacquet
Frederic Kuntzburger
Original Assignee
Chloralp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chloralp filed Critical Chloralp
Publication of BG102564A publication Critical patent/BG102564A/bg
Publication of BG62785B1 publication Critical patent/BG62785B1/bg

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/02—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
    • C25B11/03—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form perforated or foraminous
    • C25B11/031—Porous electrodes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/091—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Paper (AREA)

Abstract

Изобретението се отнася до катоден елемент, койтоне съдържа азбестови влакна и се получава чрез отлагане от водна суспензия, филтрувана през порьозен материал. Суспензията съдържа електропроводими влакна и поне един катионен полимер, един електрокаталитичен агент, един порообразуващ агент и едно свързващо вещество, избрано от групата на флуорополимерите. Изобретението се отнася и до метод за получаване на този катоден елемент.

Description

Област на техниката
Изобретението се отнася до катоден елемент, който не съдържа азбестови влакна, метод за получаването му, по който се получава разтвор на хидроксид на алкален метал, т.н. хлоралкална електролиза.
Предшестващо състояние на техниката
Известно е, че материалите, използвани за получаването на катодни елементи на електролизната клетка трябва да отговарят на няколко определени характеристики. Те трябва да имат ниско специфично съпротивление, съответстващо на енергийното ниво на електролизьора. Освен това те трябва да дават възможност да се конструира елемент с малко сечение и голяма специфична повърхност, която може да надхвърли няколко квадратни метра.
Такива катодни елементи се получават чрез отлагане посредством филтруване през порьозен носител на дисперсия от използваните материали. Един от недостатъците на този процес е липсата на възможност за контролиране на количеството продукт, което ефективно се задържа на повърхността на порьозния носител, който е с диаметър на отворите, който е по-голям в сравнение с размера на дисперсните частици. Освен това материалът трябва да притежава контролируеми и възпроизводими характеристики по отношение на порьозност и хомогенност по отношение на разпределението на тези съставни части, на катодните елементи, които са неизползваеми или имат лоши характеристики.
Едни от първите катодни елементи се получават чрез отлагане на суспензия, включваща въглеродни влакна, азбестови влакна, флуориран полимер, свързващ влакната, електрокаталитичен агент и порообразуващ агент.
Прилагането на този тип катодни елементи понастоящем е ограничено от токсичността на азбестовите влакна, като е налице тенденция да не се разрешава повече използването на този материал.
Освен това е установено, че стабилността на азбестовите влакна в електролитната среда, съдържаща концентрирана основа и сол, е доста ниска, което изисква изключително честа замяна на катодните компоненти.
Правени са опити да се осигури разпределение на азбестовите влакна във влакнестата суспензия. Въпреки това полученият материал се оказва неприложим за електролиза в промишлен мащаб, тъй като не е възможно да се осъществи качествен контрол върху дебелината и порьозността на катодния материал.
Чрез заместване на азбестовите влакна с органични влакна от типа на флуориран полимер характеристиките на катодния елемент отново не са задоволителни. Това се дължи на невъзможността дебелината и порьозността да бъдат контролирани винаги и по-специално след етапа на спичане на материала.
Създаден е нов тип катоден елемент, в който азбестовите влакна са заменени със смес от органични влакна от типа на флуориран полимер и неорганични влакна като титанатни влакна.
Този тип катодни елементи дава възможност да се постигнат много добри свойства при електролизата на разтвори на натриев хлорид, но недостатък е високата цена на органичните и неорганични влакна.
Известен е микропорест електропроводящ материал, включващ влакнест слой за изготвяне на катодни елементи ED-A-0630870, при който влакнестият слой съдържа въглеродни или графитови влакна, политетрафлуоретиленови влакна, инертни минерални влакна, поне един флуориран полимер, служещ за свързващо вещество на влакната и, ако е необходимо, сгъстител.
Техническа същност на изобретението и предимства
Изобретението се отнася до катоден елемент, който не съдържа азбестови влакна, и е получен чрез отлагане посредством филтруване през порьозен носител на водна суспензия, включваща електропроводими влакна, поне един катионен полимер, поне един електрокаталитичен агент, поне един порообразуващ агент и поне едно свързващо вещество, избрано от групата на флуорираните полимери.
Изобретението се отнася и до метод за получаването на този катоден елемент, който включва следните етапи:
(а) получаване на водна суспензия, съ държаща електропроводими влакна, поне един катионен полимер, поне един електрокаталитичен агент, поне едно свързващо вещество, избрано от флуорирани полимери, поне един порообразуващ агент;
(б) суспензията се отлага върху порьозен носител чрез филтруване под зададен вакуум;
(в) получената заготовка се обезводнява и се суши по желание;
(г) заготовката се синтерова при температура по-висока от или равна на температурата на топене или температурата на омекване на свързващото вещество;
(д) порообразуващият агент се отстранява, ако е необходимо, чрез обработка, която се провежда преди или по време на използването на катодния елемент.
Установено е съвсем неочаквано, че е възможно да се получат катодни елементи с работни характеристики, сравними с тази на описаните по-горе и известни на специалиста в тази област елементи. Отпада необходимостта от използване на азбестови влакна, на органични влакна на база флуорирани полимери и на неорганични влакна на база титанат. Това не би могло да се очаква, като се има предвид фактът, че по-рано тенденцията винаги е била към придържане към състави с влакнеста структура като добавка към проводимите влакна.
По същия начин е установено, че е възможно да се получат здрави листове след термична обработка, без да се използват неорганични пълнители или влакна, които по-рано са се считали като основни.
Съгласно изобретението става възможно да се получи суспензия, която може да филтрува вертикално, т.е. при промишлени условия. Тази характеристика не е очевидна и тъй като образуването на суспензията съгласно изобретението става без сгъстител от типа на ксантанова смола, който по-рано се е считал като основен фактор за получаване на този резултат.
Другите предимства и характеристики ще станат по-ясни след запознаване с описанието и примерите, които следват.
Както е отбелязано вече, катодният елемент съгласно изобретението може да се получи чрез отлагане, при филтруване през порьозен носител, на дисперсия, съдържаща електропроводими влакна, поне един катионен полимер, поне един порообразуващ агент и поне едно свързващо вещество.
По принцип и предимно тази дисперсия е водна.
Електропроводимите влакна могат да бъдат със собствена електропроводимост или влакна, обработени допълнително така, че да се превърнат в такива.
Съгласно едно конкретно изпълнение на изобретението се използват влакна със собствена електропроводимост, например въглеродни влакна или графитови влакна.
По-специално тези влакна са с диаметър обикновено под 1 тт и по-специално между 10'3 и 0,1 тт и с дължина над 0,5 тт и по-специално между 1 и 20 тт.
Освен това проводимите влакна за предпочитане имат монодисперсно разпределение по дължина, т.е. такова разпределение, при което най-малко 80 % и за предпочитане най-малко 90 % от дължината на влакната съответства на средната дължина ± 10 %.
Свързващото вещество е избрано от групата на флуорираните полимери.
Под “флуорирани полимери” трябва да се разбират хомополимери или съполимери, получени поне частично от олефинови мономери, заместени с флуорни атоми или с комбинация от флуорни атоми и поне един хлорен, бромен или йоден атом.
Флуорираните хомополимери или съполимери могат да бъдат получени от тетрафлуоретилен, хексафлуорпропилен, хлортрифлуороетилен или бромтрифлуоретилен.
Такива полимери могат да съдържат също до 75 мол. % други етиленови ненаситени мономери, съдържащи най-малко толкова флуорни атома, колкото и въглеродни, например, винилиден(ди)флуорид или винилперфлуоралкилетери, като перфлуоралкоксиетилен.
Флуорираният полимер или свързващото вещество е по-специално под формата на водна дисперсия, съдържаща 30 до 80 % тегл. сух полимер, чийто размер на частиците е между 0,1 и 5 Jim и за предпочитане между 0,1 и 1 μιη.
Съгласно едно конкретно изпълнение на изобретението флуорираният полимер е политетрафлуороетилен.
Като електрокаталитичен агент е възможно да се използва всеки вид метал, който е известен за активиране на електролизната реакция.
Една възможност е да се използва сплав та Реней-никел, която представлява сплав на база никел в комбинация с друг метал, който се отстранява лесно. Това е сплав, съдържаща алуминий, който може да бъде извлечен например чрез алкална обработка. Този тип електрокаталитичен агент е описан в ЕР 296 076.
Друга възможност е да се използва като електрокаталитичен агент, рутениев, платинов, иридиев или паладиев оксид или смес от тези оксида.
Споменатият агент може, освен това, да бъде и под формата на частици, съставени от електропроводим носител с покритие от рутениев, платинов, иридиев или паладиев оксид, като тези оксиди могат да присъстват самостоятелно или като смес.
Възможно е да се комбинират тези две алтернативни форми, т.е., частици на база оксид и частици, покрити с оксид.
Електрокаталитичният агент съгласно изобретението за предпочитане е под формата на покритие на носител като желязо, кобалт, никел, сплави на Реней-никел, Реней-желязо, Реней-кобалт, елементи от групи IVA и VA на периодичната система, въглерод или графит. Тук и в цялото описание, което следва, периодичната система на елементите, която се споменава е тази, публикувана в приложението към Bulletin de la Societe Chimique de France (No. 1, 1966).
Този тип електрокаталитичен агент е описан във FR 94 01702-А.
Следва да се отбележи отново, че е възможна комбинацията от двата типа електрокаталитични агенти, описани по-горе.
Водната суспензия допълнително включва поне един порообразуващ агент.
Всички порообразуващи съединения са подходящи дотолкова, доколкото те могат да се отстранят, например чрез химична или термична обработка.
Могат да се използват производни на силикатна основа. Тези съединения са особено подходящи, тъй като те практически не влияят върху здравината на електропроводимия микропорест материал и образуват мрежа с полимера, свързващ влакната, когато този полимер се използва под формата на латекс. Освен това тези съединения се отстраняват чрез извличане с основа като натриев хидроксид.
Под “производни на силикатна основа” съгласно изобретението трябва да се разбират утаени силикати и окислени или пирогенни силикати. Те, по-специално, имат ВЕТ специфична повърхност (специфична повърхност, измерена по метода на Брунауер-Емет-Телер) от 100 m2/g до 300 m2/g и/или размер на частиците, определен с помощта на Coulter* брояч, от 1 рш до 50 pm и за предпочитане от 1 до 15 pm.
Възможно е да се предвиди използване вместо на споменатите порообразуващи агенти или в смес с тях, на системи с размер на частиците от нанопорядък, които са термично разрушени, по-специално по време на синтероването на катодния елемент, такива като нанолатекси или латекси с размер на частиците под 100 pm.
Един от основните компоненти на използваната дисперсия съгласно изобретението представлява катионен полимер.
Между подходящите катионни полимери могат да се споменат две категории полимери органични и неорганични полимери, които могат да се използват самостоятелно или в смес.
Като пример за полимери от първата категория са синтетични полимери, избрани от групата на епихлорохидрин, полиимини, полиакриламиди или полиакриламини, които образуват част от състава на използваната суспензия съгласно изобретението. Подходящи за целите на изобретението са и природни полимери като катионни нишестета или катионни гуарови смоли.
От неорганичните полимери могат да се споменат, без това да ограничава избора им, глини, бентонити, алуминиев сулфат или алуминиев полихлорид.
Съгласно предпочитания вариант на изпълнение суспензията съгласно изобретението включва поне един полимер от полиакриламинов тип, който се продава под търговското наименование Floerger* от компанията Floerger, или от типа на катионно нишесте, разтворимо при нагряване (Hi-CatR катионни нишестета, продавани от компанията Roquette) и катионно нишесте, разтворимо на студено, или от типа на катионна гуарова смола, продавана под търговското наименование Меурго* от компанията Meyhall, възможно е тези полимери да присъстват самостоятелно или като смес.
Съгласно оптималния вариант на изпълнение на изобретението, когато се използва система с размер на частиците от нанопорядък, това става в комбинация с поне един катионен полимер. В такъв случай се използва поспециално катионен полимер, избран от групата на епихлорохидрин, полиимини, полиакриламиди или катионни нишестета.
Суспензията, която се използва по метода съгласно изобретението може допълнително да съдържа други съединения.
Съгласно един вариант на изобретението суспензията съдържа, ако е необходимо, влакнест материал. По-специално влакнестият материал може да бъде: влакна на целулозна основа, влакна на целулозна основа, на които е придаден положителен йонен заряд, стъклени влакна или калциево-силикатни влакна.
Като положително заредени целулозни влакна могат да се използват влакната Becofloc* или от калциево-силикатните влакна - PromaxonR.
Трябва да се отбележи, че добавките могат да представляват част от състава на суспензията съгласно изобретението.
Суспензията съдържа заедно с гореспоменатите компоненти поне едно повърхностно активно вещество.
Като повърхностно активни вещества се използват нейонни съединения като етоксилирани алкохоли или флуорвъглеродни съединения, съдържащи функционални групи, в които обикновено въглеродните вериги съдържат от 6 до 20 въглеродни атома. Предпочита се използването на етоксилирани алкохоли, поспециално етоксилирани алкилфеноли, например октоксиноли.
Суспензията съгласно изобретението се отлага върху порьозен носител, който по принцип е електропроводим. Трябва да се отбележи, че отлагането на суспензията върху носител, който не е електропроводим, който впоследствие ще се комбинира с електропроводим порьозен носител, не излиза от обхвата на изобретението.
Порьозният носител представлява мрежа, чиито размер на отворите може да бъде от 20 цт до 5 mm. Порьозният носител може да има една или повече плоски или цилиндрични повърхности, известни като “пръстен” с отворена повърхност.
Проводимият порьозен носител е от желязо, никел или от друг материал, предварително обработен така, че да притежава повишена корозионна устойчивост спрямо действие на средата, например желязо, върху което е отложен никел.
Съгласно оптималния вариант на изобретението влакнестият материал, отложен върху електропроводим порьозен носител, се комбинира с микропореста диафрагма.
Възможно е или отлагане на диафрагмата върху влакнестия материал, или разполагането й отделно, така че да разделя анодното от катодното пространство.
Такива диафрагми се произвеждат и продават и по-специално са на база влакна от керамичен тип или Teflon.
Съгласно втори вариант на изобретението катодът, включващ влакнест материал, отложен върху електропроводим носител, се комбинира с мембрана.
Като примери за подходящи мембрани за метода съгласно изобретението могат да се споменат перфлуоросулфонови мембрани от типа на Nafion (продукт на компанията Du Pont) или перфлуорирани мембрани, съдържащи карбоксилни функционални групи (серии 890 или Fx-50, продукти на компанията Asahi Glass). Освен това е възможно да се използват двуслойни мембрани, съдържащи сулфонови групи и съответно карбоксилни групи.
Методът, по който може да се получи катодният елемент съгласно изобретението, включва:
(а) получаване на водна суспензия, съдържаща електропроводими влакна, поне един катионен полимер, поне един електрокаталитичен агент, поне едно свързващо вещество, избрано от групата на флуорирани полимери и поне един порообразуващ агент;
(б) отлагане на тази суспензия върху порьозен носител чрез филтруване при зададен вакуум;
(в) обезводняване и сушене на материала;
(г) синтероване на заготовката при температура по-висока от или равна на температурата на топене или температурата на омекване на свързващото вещество;
(д) отстраняване на порообразуващия агент, ако е необходимо, чрез обработка, която се провежда преди или по време на използването на катода.
В първия етап (а) се получава водна суспензия, съдържаща по-горе описаните компоненти.
Съдържанието на проводими влакна се определя така, че общото специфично съпротивление на готовия влакнест материал да бъде по-ниско от или равно на 0,4 Ω cm.
Суспензията съдържа от 20 до 100 тегл.
ч. проводими влакна, по-специално между 50 и 90 тегл. ч.
Що се отнася до свързващото вещество, неговото съдържание е между 10 и 60 тегл. ч.
Количеството на каталитично действащия агент може да варира в широки граници, поспециално, съдържанието на това съединение във водната суспензия е между 20 и 200 тегл. ч., а най-добро между 60 и 120 тегл. ч.
Количеството на порообразуващия агент също варира в широки граници.
В случай, че порообразуващият агент може да се отстрани чрез химическа обработка, какъвто е случаят с производните на силикатна основа, това съдържание в суспензията е обикновено между 30 и 200 тег. ч., а най-добре между 30 и 100 тегл. ч.
В случай, когато порообразуващият агент може да се отстрани термично, както е при системи с размер на частиците от нанопорядък от типа на латекси с размер на частиците под 100 цт или от типа на нанолатекси, количеството на този тип съединение е между 10 и 200 тегл. ч.
Възможна е комбинация от последните две възможности. В този случай количеството на порообразуващите агенти, съответстващо на смес от агенти, които могат да бъдат отстранени по химичен начин и термично, е между 30 и 200 тегл. ч.
Водната суспензия съгласно изобретението допълнително съдържа поне един катионен полимер. Съдържанието на този полимер в суспензията е такова, че измерената мътност на течността на повърхността след утаяване на суспензията е по-висока от или равна на 50 и за предпочитане по-висока от или равна на 75. Трябва да се отбележи, че при такова измерване, проведено с чиста вода, се отчита стойност 100. Мътността се измерва чрез проводимост при 630 nm на турбидиметър (нефеломер) от типа Methrom 662 Photometer11.
Освен това, друг критерий, определящ избора на количеството на катионния полимер, е вискозитетът на суспензията, който трябва да бъде такъв, че да не предизвиква затруднения при филтруване.
В конкретния случай на използване на катионно нишесте съдържането му варира между 10 и 80 тегл. ч., за предпочитане между 20 и 40 тегл. ч.
Съдържанието на влакнест материал, различен от целулозни влакна, чиито влакна могат да бъдат или да не бъдат заредени положително, се контролира при същите условия. както при споменатите проводими влакна. Така тяхното съдържание е такова, че общото специфично съпротивление на готовия влакнест материал е по-ниско от или равно на 0,4 Ω cm.
В конкретния случай, когато суспензията съдържа като влакнест материал целулозни влакна, които могат да бъдат или да не бъдат положително заредени, тяхното съдържание е най-много 60 тегл. ч., по-специално между 10 и 40 тегл. ч.
Количеството на повърхностно активното вещество по принцип варира от 0,5 до 5 тегл. ч.. въпреки че е възможно да се добавят и количества извън този диапазон.
Така получената водна суспензия обикновено се оставя да престои най-малко 1 h.
В следващия етап (б) получената суспензия се отлага върху порьозен носител, който за предпочитане е електропроводим.
Влакнестият материал се отлага върху порьозния носител чрез филтруване при програмиран вакуум, който може да бъде постоянен или стъпаловидно да се повишава, като се стига до крайна стойност от 1,5 х 103 до 5 х 10х Ра.
По много благоприятен начин получената суспензия може да се филтрува вертикално, което представлява особено преимущество при провеждане на процеса при промишлени условия, което означава и отлагане на суспензията чрез хоризонтално филтруване.
След отлагане на влакнестия материал той се обезводнява чрез поддържане на вакуум за известно време и след това, по желание, се суши при температура между стайна и 150°С.
След това материалът се синтерова чрез нагряване при температура по-висока от или равна на температурата на топене на флуорирания полимер. През този етап някои от компонентите на сместа, от която е получен влакнестият лист, обикновено се разлагат термично, по-специално порообразуващият агент, който е поне частично съставен от частици с размер от нанопорядък.
Когато порообразуващият агент е поне частично съставен от силикати, следва етап на отстраняване на порообразуващия агент, поспециално с помощта на воден разтвор на хидроксид на алкален метал. Отстраняването на такъв порообразуващ агент може да се осъществи не само “ин ситу”, т.е. още в самото начало на използване на катода, но и предварително. Последната възможност осигурява предимството да се сведе до минимум онечистването на електролита.
Когато използваният катод съгласно изобретението е комбиниран с диафрагма в смисъл, че диафрагмата е отложена директно върху влакнестия лист, етапите (а) до (г) се осъществяват, както е описано по-горе. Влакнестият материал на диафрагмата се отлага впоследствие по известните за тази цел методи. Суспензията, включваща структурните компоненти на влакнестия материал за диафрагмата, както е описано по-специално вЕР412917и ЕР 642 602, може да се отложи както върху синтерования, така и върху несинтерования влакнест катоден материал, върху който ще се провежда или няма да се провежда обработка за отстраняване на порообразуващия агент. След отлагането изделието се обезводнява и по желание се суши. Провежда се етап на синтероване при температура по-висока от или равна на температурата на топене или температурата на омекване на свързващото вещество от влакнестия материал на диафрагмата. Това синтероване се осъществява преди отстраняването на порообразуващия агент чрез обработка, осъществявана преди използване на катода или по време на използването му.
Примерно изпълнение и приложение
Пример 1.
Тези примери илюстрират получаването на влакнест материал под формата на лист, включващ катионния полимер и целулозни влакна.
Получава се суспензия от следните компоненти:
- дейонизирана вода, чието количество се изчислява така, че да се получат прибли зително 4 1 суспензия, а съдържанието на твърди вещества да бъде приблизително 3 % тегл.;
- 35 g политетрафлуороетилен в латексна форма със съдържание на твърдо вещество 60%;
- 20 g Becofloc* целулозни влакна (Begerow);
- 20 или 40 g Hi-CatR 165 катионно нишесте (Roquette);
-100 g или 200 g утаен силициев диоксид под формата на частици със среден размер 3 тт и с ВЕТ специфична повърхност 250 т2. g'1;
- 70 g въглеродни влакна, чиито диаметър е приблизително 10 тт и средната им дължина е 1,5 тт;
- 3,3 g Triton X 100R на компанията Rohm and Haas;
- 121 g сплав Реней-никел под формата на прах с размери на частиците 10 тт (Ni 20, продукт на компанията Procatalyse).
Нишестето и след това целулозните влакна се добавят при разбъркване към 4 1 дейонизирана вода.
След разбъркване се прибавят последователно силициевият диоксид, политетрафлуороетиленовият латекс, Triton X 100R, въглеродните влакна и накрая сплавта Ренейникел.
След разбъркване получената суспензия се филтрува под вакуум през метална мрежа от стомана “Gantois”, чийто отвори са 2 mm, а диаметърът на телта на мрежата е 1 mm. Повърхността на отлагане е 1,21 dm2.
Вакуумът се повишава с 50 х 102 Ра на минута, за да достигне вакуумът, посочен в таблицата по-долу. Този максимален вакуум се поддържа в продължение приблизително на 15 min.
След това изделието се суши и се стабилизира чрез стапяне на флуорирания полимер при 350°С.
Силициевият диоксид се отстранява “ин ситу” в електролизьора чрез разтваряне в алкална среда през първите часове на електролизата.
Резултатите са обобщени в таблица 1, която следва:
Таблица 1
Опити 1 2 3
Състав (тегл. ч) Целулоза 20 20 20
Нишесте 20 20 40
Силициев диоксид 200 200 200
Суспендирана маса 300 300 300
Резултати Отложен материал (kg/m2) 0,44 0,37 0,33
Вакуум (102 Ра) 320 435 386
Степен на задържане (%) 55 46 55
ипит ι се провежда ι п след получаване на водната суспензия. 20
Опити 2 и 3 се провеждат 5 и 4 дни, съответно след получаване на суспензията.
Опити 1 и 2 показват, че престояването на суспензията оказва слабо влияние върху условията на филтруването й, но подпомага 25 повишаването на крайния вакуум за същото количество отложен влакнест материал. Следователно, приложимостта на операцията се раз ширява.
Примери 2
Тези примери илюстрират получаването на лист от влакнест материал, съдържащ катионен полимер без целулозни влакна.
Получаването се осъществява както в пример 1, но количествата на нишестето и на целелулозните влакна са различни.
Резултатите и количествата са обобщени в таблица 2:
Таблица 2
Опити 1 2
Състав (тегл. ч.) Целулоза 0 0
Нишесте 40 40
Силициев диоксид 200 200
Суспендирана маса 300 300
Резултати Отложен материал (kg/m2) 0,35 0,40
Вакуум <102 Ра) 250 350
Степен на задържане (%) 45 50

Claims (17)

1. Катоден елемент за електролиза на натриев хлорид, получен чрез отлагане посредством филтруване на суспензия на влакнест катоден материал върху порьозен носител, характери- 50 зиращ се с това, че суспензията съдържа елек тропроводими влакна, поне един катионен полимер, поне един електрокаталитичен агент, поне един порообразуващ агент и поне едно свързващо вещество, избрано от групата на флуорираните полимери.
2. Катоден елемент съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че електро проводимите влакна са въглеродни или графитови влакна.
3. Катоден елемент съгласно претенция 2, характеризиращ се с това, че електропроводимите влакна имат монодисперсно разпределение по дължина.
4. Катоден елемент съгласно която и да е от предхождащите претенции, характеризиращ се с това, че електрокаталитичният агент е сплав Реней-никел или източник на такъв метал, или частици, съдържащи рутениев, платинов, иридиев или паладиев оксид или смес от тези оксиди, или частици, съдържащи електропроводим носител с покритие от окисите на рутения, платината, иридия или паладия, или смес от тези оксиди.
5. Катоден елемент съгласно която и да е от предхождащите претенции, характеризиращ се с това, че порообразуващият агент може да бъде отстранен чрез химична или термична обработка и представлява производно на силикатна основа или система с размер на частиците от нанопорядък, които са термично разрушени, такива като нанолатекси или латекси с размер на частиците под 100 gm.
6. Катоден елемент съгласно която и да е от прехождащите претенции, характеризиращ се с това, че катионният полимер е избран от групата на органичните полимери, като синтетични полимери: епихлорохидрин, полиимини, полиакриламиди или полиакриламини, или природни полимери като катионни нишестета или катионни гуари.
7. Катоден елемент съгласно която и да е от предхождащите претенции, характеризиращ се с това, че катионният полимер е неорганичен полимер като глина, бентонит, алуминиев сулфат или алуминиев полихлорид.
8. Катоден елемент съгласно която и да е от предхождащите претенции, характеризиращ се с това, че суспензията допълнително съдържа влакнест материал на целулозна основа, на който е придаден положителен йонен заряд, стъклени влакна или калциево-силикатни влакна.
9. Катоден елемент съгласно претенции от 1 до 8, характеризиращ се с това, че е комбиниран с диафрагма.
10. Катоден елемент съгласно претенции от 1 до 8, характеризиращ се с това, че е комбиниран с мембрана.
11. Метод за получаването на катоден елемент съгласно претенции от 1 до 8, характеризиращ се с това, че включва:
(а) получаване на водна суспензия, съдържаща електропроводими влакна, поне един катионен полимер, поне един електрокаталитичен агент, поне едно свързващо вещество, представляващо флуориран полимер и поне един порообразуващ агент;
(б) суспензията се отлага върху порьозен носител чрез филтруване под вакуум;
(в) полученият лист от влакнест материал се обезводнява и се суши по желание;
(г) заготовката се синтерова при температура по-висока от или равна на температурата на топене или температурата на омекване на свързващото вещество;
(д) порообразуващият агент се отстранява, ако е необходимо, чрез обработка, която се провежда преди или по-време на използването на катодния елемент.
12. Метод съгласно претенция 11, характеризиращ се с това, че водната суспензия съдържа от 20 до 100 тегл. ч. електропроводими влакна.
13. Метод съгласно претенции 11 или
12, характеризиращ се с това, че водната суспензия съдържа от 10 до 60 тегл. ч. свързващо вещество.
14. Метод съгласно претенции от 11 до
13, характеризиращ се с това, че водната суспензия съдържа от 30 до 200 тегл. ч. порообразуващ агент, когато последният може да бъде отстранен чрез химична обработка, или от 10 до 200 тегл. ч. порообразуващ агент, когато последният може да бъде отстранен термично, или от 30 до 200 тегл. ч., когато порообразуващият агент е смес от агенти, които могат да бъдат отстранени химично и термично.
15. Метод съгласно претенции от 11 до
14, характеризиращ се с това, че водната суспензия съдържа от 20 до 200 тегл. ч. електрокаталитичен агент.
16. Метод съгласно претенции от 11 до
15, характеризиращ се с това, че водната суспензия съдържа поне един катионен полимер в такова количество, че измерената мътност на течността на повърхността след утаяване на суспензията е по-висока от или равна на 50, при стойност 100 за чиста вода.
17. Метод съгласно претенции от 11 до
16, характеризиращ се с това, че водната суспензия съдържа от 10 до 40 тегл. ч. влакна на целулозна основа, които могат да бъдат или да не бъдат положително заредени.
BG102564A 1995-12-29 1998-06-19 Катоден елемент за електролиза на натриев хлорид BG62785B1 (bg)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9515712A FR2743090B1 (fr) 1995-12-29 1995-12-29 Element cathodique exempt d'amiante utilisable pour l'electrolyse de solution de chlorure de sodium
PCT/FR1996/002091 WO1997024474A1 (fr) 1995-12-29 1996-12-27 Element cathodique exempt d'amiante utilisable pour l'electrolyse de solution de chlorure de sodium

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BG102564A BG102564A (bg) 1999-01-29
BG62785B1 true BG62785B1 (bg) 2000-07-31

Family

ID=9486124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG102564A BG62785B1 (bg) 1995-12-29 1998-06-19 Катоден елемент за електролиза на натриев хлорид

Country Status (17)

Country Link
US (1) US6099704A (bg)
EP (1) EP0870077B1 (bg)
JP (1) JP2000502753A (bg)
KR (1) KR19990076911A (bg)
CN (1) CN1163636C (bg)
AU (1) AU1381097A (bg)
BG (1) BG62785B1 (bg)
BR (1) BR9612313A (bg)
CA (1) CA2241230C (bg)
DE (1) DE69603092T2 (bg)
EA (1) EA000808B1 (bg)
FR (1) FR2743090B1 (bg)
MX (1) MXPA98005187A (bg)
NO (1) NO983011L (bg)
PL (1) PL327570A1 (bg)
UA (1) UA47449C2 (bg)
WO (1) WO1997024474A1 (bg)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2803309B1 (fr) * 1999-12-30 2002-05-03 Chloralp Diaphragme exempt d'amiante, comprenant des particules minerales non fibreuses, association le comprenant, son obtention et son utilisation
US6770394B2 (en) 2000-02-11 2004-08-03 The Texas A&M University System Fuel cell with monolithic flow field-bipolar plate assembly and method for making and cooling a fuel cell stack
US6649299B2 (en) * 2000-02-11 2003-11-18 The Texas A&M University System Gas diffusion electrode with nanosized pores and method for making same
US6828054B2 (en) 2000-02-11 2004-12-07 The Texas A&M University System Electronically conducting fuel cell component with directly bonded layers and method for making the same
US6531238B1 (en) 2000-09-26 2003-03-11 Reliant Energy Power Systems, Inc. Mass transport for ternary reaction optimization in a proton exchange membrane fuel cell assembly and stack assembly
WO2002092660A2 (en) * 2001-05-14 2002-11-21 Omnova Soltions Inc Polymeric surfactants derived from cyclic monomers having pendant fluorinated carbon groups
US6660828B2 (en) 2001-05-14 2003-12-09 Omnova Solutions Inc. Fluorinated short carbon atom side chain and polar group containing polymer, and flow, or leveling, or wetting agents thereof
US7005209B1 (en) 2002-10-04 2006-02-28 The Texas A&M University System Fuel cell stack assembly
US7001687B1 (en) 2002-10-04 2006-02-21 The Texas A&M University System Unitized MEA assemblies and methods for making same
US20090081500A1 (en) * 2003-10-10 2009-03-26 Ohio University Fuel cell utilizing ammonia, ethanol or combinations thereof
US8221610B2 (en) * 2003-10-10 2012-07-17 Ohio University Electrochemical method for providing hydrogen using ammonia and ethanol
CA2542313C (en) * 2003-10-10 2012-12-04 Ohio University Electro-catalysts for the oxidation of ammonia in alkaline media
US8216437B2 (en) * 2003-10-10 2012-07-10 Ohio University Electrochemical cell for oxidation of ammonia and ethanol
US8216956B2 (en) 2003-10-10 2012-07-10 Ohio University Layered electrocatalyst for oxidation of ammonia and ethanol
US20100252422A1 (en) * 2005-10-14 2010-10-07 Ohio University Carbon fiber-electrocatalysts for the oxidation of ammonia and ethanol in alkaline media and their application to hydrogen production, fuel cells, and purification processes
CN101224678B (zh) 2007-01-17 2012-06-06 山东新北洋信息技术股份有限公司 一种打印机及打印控制方法
US8889257B2 (en) * 2007-10-05 2014-11-18 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy RuO2-coated fibrous insulator

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2706912B1 (fr) * 1993-06-25 1995-09-15 Rhone Poulenc Chimie Element cathodique depourvu de fibres d'amiante

Also Published As

Publication number Publication date
KR19990076911A (ko) 1999-10-25
CA2241230C (fr) 2004-02-03
AU1381097A (en) 1997-07-28
EP0870077A1 (fr) 1998-10-14
WO1997024474A1 (fr) 1997-07-10
NO983011D0 (no) 1998-06-26
FR2743090A1 (fr) 1997-07-04
EP0870077B1 (fr) 1999-06-30
CN1163636C (zh) 2004-08-25
EA199800613A1 (ru) 1998-12-24
US6099704A (en) 2000-08-08
BR9612313A (pt) 1999-12-28
MXPA98005187A (es) 2005-04-28
PL327570A1 (en) 1998-12-21
JP2000502753A (ja) 2000-03-07
CN1208443A (zh) 1999-02-17
DE69603092T2 (de) 1999-11-18
FR2743090B1 (fr) 1998-02-06
CA2241230A1 (fr) 1997-07-10
DE69603092D1 (de) 1999-08-05
NO983011L (no) 1998-08-31
BG102564A (bg) 1999-01-29
UA47449C2 (uk) 2002-07-15
EA000808B1 (ru) 2000-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BG62785B1 (bg) Катоден елемент за електролиза на натриев хлорид
US4720334A (en) Diaphragm for electrolytic cell
US4853101A (en) Porous separator comprising inorganic/polymer composite fiber and method of making same
US4606805A (en) Electrolyte permeable diaphragm and method of making same
EP2155931B1 (en) Diaphragm for electrolytic cell
KR0174280B1 (ko) 무석면음극소자
JPS6075593A (ja) 導電性繊維を主体とする陰極要素の製造方法
US5076898A (en) Novel electrodes and methods of preparing and using same
JP2569267B2 (ja) 電気活性化材料の製造方法
US6059944A (en) Diaphragm for electrolytic cell
US5683749A (en) Method for preparing asbestos-free chlor-alkali diaphragm
RU2395137C2 (ru) Пористый безасбестовый разделитель и способ его изготовления
US6296745B1 (en) Method of operating chlor-alkali electrolytic cells
EP0865517B1 (en) Method for starting a chlor-alkali diaphragm cell
US4444640A (en) Dimensionally stable asbestos-polytetrafluoroethylene diaphragms for chloralkali electrolytic cells
JPH0256316B2 (bg)
US5976349A (en) Process for the removal of metal impurities by an electrochemical route
USRE34233E (en) Electrically conductive fibrous web substrate and cathodic element comprised thereof
CA2057826C (en) Method of operating chlor-alkali cells
FI68671C (fi) Permeabel diafragma av ett hydrofobt organisk polymert material foer elektrolys av vattenloesningar av en alkalimetallhalogenid
US5547550A (en) Preparation process for a microporous diaphragm and the diaphragm produced thereby
US5320867A (en) Method of making microporous asbestos diaphragms/cathodes for electrolytic cells
US20030127321A1 (en) Asbestos-free diaphragm, comprising non-fibrous mineral particles, combination comprising same, method for obtaining same and use thereof
PL117739B1 (en) Method of non-porous membrane manufacture
EP0048617A1 (en) Improved dimensionally stable asbestos-polytetrafluoroethylene diaphragms for chlor-alkali electrolytic cells