CS222661B2 - Chlorine-resistant metal core electrode - Google Patents

Chlorine-resistant metal core electrode Download PDF

Info

Publication number
CS222661B2
CS222661B2 CS850468A CS850468A CS222661B2 CS 222661 B2 CS222661 B2 CS 222661B2 CS 850468 A CS850468 A CS 850468A CS 850468 A CS850468 A CS 850468A CS 222661 B2 CS222661 B2 CS 222661B2
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
tantalum
oxide
metal
titanium
coating
Prior art date
Application number
CS850468A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Giuseppe Bianchi
Nora Vittorio De
Patrizio Gallone
Antonio Nidola
Original Assignee
Giuseppe Bianchi
Nora Vittorio De
Patrizio Gallone
Nodola Antonio
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 Giuseppe Bianchi, Nora Vittorio De, Patrizio Gallone, Nodola Antonio filed Critical Giuseppe Bianchi
Publication of CS222661B2 publication Critical patent/CS222661B2/en

Links

Landscapes

  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)

Abstract

Vynález se týká elektrod s jádrem z kovu odolného vůči chloru, vytvořeným z titanu nebo tantalu. Jádro je opatřeno polovodičovým povlakem, sestávajícím z alespoň jednoho kovu skupiny platiny, z alespoň jednoho kysličníku ze skupiny zahrnující kysličník titaničitý a kysličník tantaličný, a z alespoň jednoho dopujíeího kysličníku ze skupiny zahrnující kysličníky stříbra zlata, cínu, chrómu, tantalu, lanthanu, hliníku, kobaltu, antimonu, molybdenu, niklu, železa, wolframu, vanadu, fosforu, boru, berylia, sodíku, vápníku, stroncia, olova, mědi a vizmutu a jejich směsi. Hmotnostní podíl dopujícího kysličníku nebo kysličníků je v rozmezí od 0,10 do 50 % hmotového množství titanu a/nebo tan-. talu v kysličníku titaničitém nebo tantallčném, a poměr hmotového množství kovů skupiny platiny k hmotovému množství ostatních kovů v kysličníkovém povlaku je od 20:100 do 85:100. Elektrod podle vynálezu lze používat v jakémkoli kapalném nebo plynném elektrolytu, zejména pak ve vodných roztocích solí nebo v roztavených solích.The invention relates to electrodes with a chlorine-resistant metal core made of titanium or tantalum. The core is provided with a semiconductor coating consisting of at least one platinum group metal, at least one oxide from the group consisting of titanium dioxide and tantalum oxide, and at least one dopant oxide from the group consisting of oxides of silver, gold, tin, chromium, tantalum, lanthanum, aluminum, cobalt, antimony, molybdenum, nickel, iron, tungsten, vanadium, phosphorus, boron, beryllium, sodium, calcium, strontium, lead, copper and bismuth and mixtures thereof. The weight fraction of the dopant oxide or oxides is in the range from 0.10 to 50% by weight of the titanium and/or tantalum. thallium in titanium dioxide or tantalum, and the ratio of the mass of platinum group metals to the mass of other metals in the oxide coating is from 20:100 to 85:100. The electrode according to the invention can be used in any liquid or gaseous electrolyte, in particular in aqueous salt solutions or in molten salts.

Description

Elektrod podle vynálezu lze používat v jakémkoli kapalném nebo plynném elektrolytu, zejména pak ve vodných roztocích solí nebo v roztavených solích.The electrode according to the invention can be used in any liquid or gaseous electrolyte, in particular in aqueous salt solutions or in molten salts.

Vynález se týká elektrody s jádrem z kovu odolného vůči chloru.The invention relates to an electrode with a core made of a chlorine-resistant metal.

Titan i tantal mají jak známo schopnost vést proud ve směru anody a klést odpor průchodu proudu ve směru katody a jsou dále dostatečně odolné vůči elektrolytu a vůči podmínkám uvnitř elektrolyzeru použitého například pro výrobu chloru a žíravého natronu, takže jich lze použít jako elektrod v elektrolytických dějích. Avšak v anodovém směru vzrůsté jejich odpor k průchodu proudu velmi rychle v důsledku vytvoření vrstvy kysličníku na těchto elektrodách, takže není možné vést proud do elektrolytu ve značněnjěí míře, aniž by se značně zvýSilo napětí, což vede k tomu, že používání nepovlečenýeh anod z titanu nebo tantalu v elektrolytických procesech je nehospodárné.Titanium and tantalum are known to have the ability to conduct current in the anode direction and to reduce the resistance to the passage of current in the cathode direction and are also sufficiently resistant to the electrolyte and to the conditions inside the electrolyzer used, for example, for the production of chlorine and caustic soda, so that they can be used as electrodes in electrolytic processes. However, in the anode direction, their resistance to the passage of current increases very rapidly due to the formation of an oxide layer on these electrodes, so that it is not possible to conduct current to a significant extent into the electrolyte without significantly increasing the voltage, which leads to the fact that the use of uncoated anodes of titanium or tantalum in electrolytic processes is uneconomical.

Povlekou-li se anody z titanu nebo tantalu platinou nebo kovovými vodiči ze skupiny platiny, pasivují se také, což vyvolá rychlý vzrůst potenciálu po jejich krátkém užití při dostatečně vysoké intenzitě proudu za vyvíjení chloru. Toto stoupnutí potenciálu značí, že anodické okysličování rozpuštěného iontu chloru na molekulární plynný chlor bude pokračovat pouze při vyšším přepětí v důsledku snížení katalytické aktivity povrchu elektrody.When titanium or tantalum anodes are coated with platinum or platinum group metal conductors, they are also passivated, which causes a rapid potential rise after their brief use at a sufficiently high current intensity to evolve chlorine. This potential rise indicates that the anodic oxidation of dissolved chlorine ion to molecular chlorine gas will only proceed at higher overpotentials due to a reduction in the catalytic activity of the electrode surface.

Obdobně nebyly úspěšné pokusy čelit této pasivaci ani po krátké době užívání tím, že se titanové nebo tantalové anody opatřily povlakem kovu ze skupiny platiny, který byl nanesen elektrolytickým pokovováním nebo tepelnými postupy, ale v zásadě pokrýval celou plochu titanové anody ležící proti katodě. Takové povlaky nebyly vždycky přiměřeně přilnavé, stravování kovu ze skupiny platiny bylo vysoké a výsledky byly neuspokojivé.Similarly, attempts to counteract this passivation, even after a short period of use, by providing titanium or tantalum anodes with a platinum group metal coating, which was applied by electroplating or thermal processes, but which essentially covered the entire surface of the titanium anode facing the cathode, were not successful, such coatings were not always adequately adherent, the platinum group metal consumption was high and the results were unsatisfactory.

Je již dlouho známo, že rutil čili kysličník titaničitý a kysličník tantalu mají polovodivé vlastnosti, když se buň dopují stopami jiných prvků nebo sloučenin, které porušují mřížkovou strukturu a mění vodivost kysličníku titaničitého nebo kysličníku tantalu, nebo když se mřížka poruší odstraněním kyslíku z krystalu kysličníku titaničitého nebo kysličníku tantalu. Kysličník titaničitý byl dopován tantalem>, niobem, chromém, vanadem, cínem, niklem a kysličníky železa i jinými materiály za účelem změny elektrických vodivých nebo polovodivých vlastností kysličníku titaničitého, déle byla měněné steehiometrlcké rovnováha odstraněním kyslíku z krystalové mřížky. Podobně byla měněna vodivost filmů z kysličníku tantaličného ultrafialovým zářením nebo jinými způsoby, avšak dosud nebylo navrženo použití dopovaného kysličníku titaničitého nebo kysličníku tantalu za účelem vytvoření vodivé nebo polovodivé plochy na elektrodě z ventilového kovu, určené k použiti v elektrochemických reakcích. I jiné kovové kysličníky mají po vzájemném důkladném smíšení a zahřátí vlastnost tvořit polovodiče, zejména jde o směs kysličníků kovů náležejících k sousedním skupinám v periodické tabulce.It has long been known that rutile or titanium dioxide and tantalum oxide have semiconducting properties when either doped with traces of other elements or compounds that disrupt the lattice structure and change the conductivity of the titanium dioxide or tantalum oxide, or when the lattice is disrupted by removing oxygen from the titanium dioxide or tantalum oxide crystal. Titanium dioxide has been doped with tantalum, niobium, chromium, vanadium, tin, nickel, and iron oxides, as well as other materials, to change the electrical conductive or semiconducting properties of titanium dioxide, or the stoichiometric equilibrium has been altered by removing oxygen from the crystal lattice. Similarly, the conductivity of tantalum oxide films has been modified by ultraviolet radiation or other methods, but the use of doped titanium dioxide or tantalum oxide to form a conductive or semiconducting surface on a valve metal electrode for use in electrochemical reactions has not yet been proposed. Other metal oxides, especially mixtures of metal oxides belonging to adjacent groups in the periodic table, also have the property of forming semiconductors when thoroughly mixed and heated.

Pro vysvětlení vodivýeh nebo polovodivých vlastností dopovaného nebo nedopovaného kysličníku titaničitého a také pro kysličník tantaličný byly vytvořeny různé teorie. Poukazuje se např. k Grant: Review of Modern Physics, 1, str. 646 (1959), Frederikse: Journal of Applied Physics, dodatek k sv. 32. č. 10, str. 221 (1961) b Vermilyea: Journal of the Electrochemical Society 104, str. 212 (1957), avšak zdé se, že není jednotný závěr o tom, co dodává dopovanému kysličníku titaničitému a kysličníku tantaličnému jejich polovodivé vlastnosti. Když se užije jiných směsných kysličníků pro vytvořeni kysličníků, je možné, že kysličníky jednoho kovu náležejícího k sousední skupině v periodické tabulce pronikají do krystalové mřížky druhého kovového kysličníku rozpuštěním v pevné fézi a působí jako dopující kysličník, který porušuje steohiometriokou strukturu krystalů jednoho z kovových kysličníků a dodává směsnému kysličníku povlaku jeho polovodivé vlastnosti.Various theories have been developed to explain the conductive or semiconducting properties of doped or undoped titanium dioxide and also of tantalum oxide. Reference is made, for example, to Grant: Review of Modern Physics, 1, p. 646 (1959), Frederikse: Journal of Applied Physics, Supplement to Vol. 32, No. 10, p. 221 (1961), and Vermilyea: Journal of the Electrochemical Society 104, p. 212 (1957), but there seems to be no unanimous conclusion as to what gives doped titanium dioxide and tantalum oxide their semiconducting properties. When other mixed oxides are used to form oxides, it is possible that the oxides of one metal belonging to an adjacent group in the periodic table penetrate the crystal lattice of the other metal oxide by dissolving in the solid phase and act as a doping oxide that disrupts the stoichiometric crystal structure of one of the metal oxides and gives the mixed oxide coating its semiconducting properties.

Podstatou vynálezu je elektroda s jádrem z kovu odolného vůči chloru, vytvořeným z titanu a tantalu, přičemž toto jádro je podle vynálezu opatřeno polovodičovým povlakem, sestávajícím z alespoň jednoho kysličníku z alespoň jednoho kovu skupiny platiny, z alespoň jednoho kysličníku ze skupiny zahrnující kysličník titaničitý a kysličník tantaličný, a z alespoň jednoho dopujícího kysličníku ze skupiny zahrnující kysličníky stříbra, zlata, cínu, chrómu, tantalu, lanthanu, hliníku, koblatu, antimonu, molybdenu, niklu, železa, wolf3 rámu, vanadu, fosforu, boru, berylia, sodíku, vápníku, stroncia, olova, mědi a vizmutu a jejich směsi, přičemž hmotnostní podíl dopujícího kysličníku nebo kysličníků je v rozmezí od 0,10 do 50 % hmotového množství titanu a/nebo tantalu v kysličníku ti táničitém nebo tantaličném, a poměr hmotového množství kovů skupiny platiny k hmotovému množství ostatních kovů v kysličnlkovém povlaku je od 20:100 do 85:100.The invention provides an electrode with a chlorine-resistant metal core made of titanium and tantalum, wherein this core is provided with a semiconductor coating according to the invention, consisting of at least one oxide of at least one platinum group metal, at least one oxide from the group comprising titanium dioxide and tantalum oxide, and at least one doping oxide from the group comprising oxides of silver, gold, tin, chromium, tantalum, lanthanum, aluminum, cobalt, antimony, molybdenum, nickel, iron, tungsten, vanadium, phosphorus, boron, beryllium, sodium, calcium, strontium, lead, copper and bismuth and mixtures thereof, wherein the weight fraction of the doping oxide or oxides is in the range from 0.10 to 50% of the mass of titanium and/or tantalum in the titanium dioxide or tantalum, and the ratio of the mass of metals of the group The mass ratio of platinum to the mass of other metals in the oxide coating is from 20:100 to 85:100.

Takový povlak jádra elektrody má vodivé nebo polovodivé vlastnosti, postačující k vedení elektrolytického proudu od jádra k elektrolytu po dlouhá časové období, aniž by doSlo k pasivaci.Such an electrode core coating has conductive or semiconductive properties sufficient to conduct electrolytic current from the core to the electrolyte for long periods of time without passivation occurring.

Doupujíoí kysličníky s výhodou sestávají z kysličníku cínu a alespoň jednoho kysličníku kovu ze skupiny zahrnující tantal, lanthan, chrom a hliník.The supporting oxides preferably consist of tin oxide and at least one metal oxide from the group consisting of tantalum, lanthanum, chromium and aluminum.

Podle jiného provedení vynálezu obsahuje povlak kysličníky dvou kovů skupiny platiny, a to kysličník ruthenia a kysličník iridia.According to another embodiment of the invention, the coating contains oxides of two platinum group metals, namely ruthenium oxide and iridium oxide.

Elektrody tohoto druhu se hodí pro elektrolýzu chloridů bromidů a jodidů lithia, sodíku a draslíku, obecně tedy pro elektrolýzu halogen!dů, déle pro elektrolýzu jiných solí, které se rozkládají za podmínek elektrolýzy, pro elektrolýzu roztoků kyseliny chlorovodíkové a pro elektrolýzu vody, atd. Tyto elektrody jsou také použitelné k jiným účelům jsko jsou jiné děje, kdy elektrolytický proud je veden elektrolytem za účelem rozložení elektrolytu, za účelem provádění organických okysličení a redukci pro ochranu katody a v jiných elektrolytických dějích.Electrodes of this type are suitable for the electrolysis of chlorides, bromides and iodides of lithium, sodium and potassium, in general for the electrolysis of halides, longer for the electrolysis of other salts which decompose under the conditions of electrolysis, for the electrolysis of hydrochloric acid solutions and for the electrolysis of water, etc. These electrodes are also useful for other purposes, such as other processes where an electrolytic current is passed through the electrolyte for the purpose of decomposition of the electrolyte, for the purpose of carrying out organic oxidations and reductions for the protection of the cathode and in other electrolytic processes.

Lze jich užít ve rtuíových článcích, v článcích s průlinčitou nádobou a mohou mít také jiné tvary než které budou příkladem popsány. Stejiiě tak še dobře hodi jako anody pro elektrolýzu chloridu sodného v rtuíových článcích a článcích s průlinčitou nádobou, jelikož mají schopnost uvolňovat chlor při nízkých anodových napětích v podstatě po celou dobu živ votnosti polovodičového povlaku z kysličníku titaničitého nebo z kysličníku tantalu nebo z jiného kovového kysličníku. Málo se přitom opotřebují, čili mají nízký součinitel opotřebení, měřený jako ztráta vodivého kovu na jednu tunu vytvořeného chloru.They can be used in mercury cells, in perforated vessel cells and can also have other shapes than those described by way of example. They are also well suited as anodes for the electrolysis of sodium chloride in mercury cells and perforated vessel cells, since they have the ability to release chlorine at low anode voltages for substantially the entire life of the semiconductor coating of titanium dioxide or tantalum oxide or other metal oxide. They also wear out little, that is, they have a low wear factor, measured as the loss of conductive metal per ton of chlorine generated.

Elektrod podle vynálezu lze používat obecně v jakémkoliv kapalném nebo plynném elektrolytu, zejména pak ve vodných roztocích solí nebo v roztavených solích. Tyto elektrody jsou rozměrově stálé a nejsou stravovány při elektrolytickém ději a při využití v elektrolytech obsahujících halogenidy alkalických kovů, jako například v roztocích chloridu sodného, užívaných pro výrobu chlorů a hydroxidu sodného, přičemž elektrody podle vynálezu tvoří anody a katody jsou tvořeny třeba rtutí, oceli, nebo jiným vhodným vodivým materiálem.The electrode according to the invention can be used in general in any liquid or gaseous electrolyte, in particular in aqueous salt solutions or in molten salts. These electrodes are dimensionally stable and do not corrode during the electrolytic process and when used in electrolytes containing alkali metal halides, such as sodium chloride solutions used for the production of chlorine and sodium hydroxide, the electrodes according to the invention forming anodes and cathodes are formed, for example, of mercury, steel, or other suitable conductive material.

Dalěí význaky a přednosti vynálezu vyplynou z následujícího popisu.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description.

Při vytváření povlaku se obvykle postupuje tak, že se připraví roztok polovodivého kovu a dopující látky, který po nanesení a vypálení na očiětěné elektrodě u titanu nebo tantalu kovu vytvoří roztok kysličníku titaničitého a dopujícího kysličník nebo kysličníku tantaličného a dopujícího kysličník, a že se tato látka spékéním nanese na jádro v několika vrstvách, takže se vytvoří pevný roztok kysličníku titaničitého nebo kysličníku tantaličného a dopujícího kysličníku na povrchu elektrody, který bude mít žádané polovodivé vlastnosti a bude plynule uvolňovat chlor bez zvýšení přepětí po dlouhé časová období. Lze užít jakýchkoliv roztolal nebo sloučenin, které po vypálení vytvoří povlak sestávající z kysličníku titaničitého nebo tantaličného a dopujícího kysličníku, jako jsou chloridy, dusičnany, sirniky, atd. a kromě toho roztoky udané níže jako příklad.The coating is usually prepared by preparing a solution of a semiconducting metal and a dopant which, when applied and fired on a bare electrode in the case of titanium or tantalum metal, forms a solution of titanium dioxide and a dopant oxide or tantalum oxide and a dopant oxide, and this substance is sinteringly applied to the core in several layers, so that a solid solution of titanium dioxide or tantalum oxide and a dopant oxide is formed on the surface of the electrode, which will have the desired semiconducting properties and will continuously release chlorine without increasing the overvoltage for long periods of time. Any solvents or compounds which, when fired, form a coating consisting of titanium dioxide or tantalum oxide and a dopant oxide can be used, such as chlorides, nitrates, sulfides, etc., and in addition to the solutions given below as examples.

Pod přepětím shora uváděným se rozumí napětí přesahující vratnou čili rovnovážnou elektromotorickou sílu, které musí být použita, aby reakce na elektrodě probíhala žádanou rychlostí. Přepětí chloru se mění s anodovým materiálem a jeho fyzikálním stavem. Iřzrůšté s hustotou anodového proudu, avěak klesá při zvýěení teploty.The overvoltage referred to above is the voltage exceeding the reversible or equilibrium electromotive force that must be applied to cause the reaction at the electrode to proceed at the desired rate. The overvoltage of chlorine varies with the anode material and its physical state. It increases with the anode current density, but decreases with increasing temperature.

Kysličník titaničitý a kysličník tantaličný tvořící polovodivý povrch mohou být vytvořeny dopováním kysličníku titaničitého nebo kysličníku tantaličného v podobě krystalů různými dopujícími látkami, nebo porušením etechiometrleké mřížky v důsledku odstranění kyslíku z této mřížky, takže se kysličník titaničitý nebo kysličník tantaličný stane polovodivým. V důsledku toho, že krystaly kysličníku titaničitého nebo kysličníku tantaličného mají sklon k opětnému okysličování, je účelné vytvořit polovodivé povrchy na elektrodách užitím dopujících látek, které při vypalování vytvářejí s kysličníkem titaničitým nebo kysličníkem tantallčným, jež jsou ve tvaru krystalů, tuhé rpztoky, které jsou odolnější vůči změnám v průběhu elektrolytických dějů. U elektrod podle vynálezu lze však také použít polovodivýeh povlaků vytvořených odnětíja kyslíku z mřížek kysličníku titaničitého nebo kysličníku tantaličného, čímž se vyvolají vady nebo nedostatky mřížky.Titanium dioxide and tantalum oxide forming a semiconducting surface can be formed by doping titanium dioxide or tantalum oxide in the form of crystals with various dopants, or by breaking the etiechiometric lattice by removing oxygen from this lattice, so that titanium dioxide or tantalum oxide becomes semiconducting. As a result of the tendency of titanium dioxide or tantalum oxide crystals to reoxidize, it is expedient to form semiconducting surfaces on electrodes by using dopants which, when fired, form solid solutions with titanium dioxide or tantalum oxide in the form of crystals, which are more resistant to changes during electrolytic processes. However, the electrodes of the invention may also employ semiconducting coatings formed by removing oxygen from titanium dioxide or tantalum oxide lattices, thereby inducing defects or imperfections in the lattice.

Pro zvýěení vodivosti a elektrokatalyzujících vlastností vrstvy kysličníku titaničitého nebo kysličníku tantaličného na elektrodě lze užít různých dopujících materiálů, které zavádějí nečistoty do krystalů kysličníku titaničitého a kysličníku tantaličného za účelem vyvolání jejich vodivosti, jako je WO2, PgOg, ®^2θ5’ v2°5’ Ta2°5’ ^2θ5’ B2°3’ Cr2°3>To increase the conductivity and electrocatalytic properties of the titanium dioxide or tantalum oxide layer on the electrode, various doping materials can be used that introduce impurities into the titanium dioxide and tantalum oxide crystals to induce their conductivity, such as WO 2 , PgOg, ®^2θ5' v 2°5' Ta 2°5'^2θ5' B 2°3' Cr 2°3>

NagO, CaO, SrO, RuOg, IrOg, PbOg, OsOg, PtOg, AuOg, AgOg, SnOg, AlgO^, a jejich směsi. Nejlepší výsledky s těmi dopujícími látkami pro kysličník titaničitý, které mají tetragonální struktura s podobnými rozměry elementárních buněk a s přibližně stejnými kationovými poloměry (0,68 A°). RuOg (0,65 A°) a IrOg (0,66 A°) jsou zvlášt vhodné dopující látky stejně tak, jako ostatní kysličníky kovů ze skupiny platiny (tj. platina, paládium, osmium a rhodium). IrOg tvoří pevné rpetoky v kysličníku titaničitém až do asi 5 mol. % IrOg, když se spolu zahřívají na 1 040 °C. Při nižších teplotách je to množství IrOg, které bude tvořit pevné roztoky v kysličníku titaničitém, nižší, avšak to množství kovového kysličníku ze skupiny platiny, které není v pevném roztoku, působí dále jako katalyzátor pro uvolňování chloru.NagO, CaO, SrO, RuOg, IrOg, PbOg, OsOg, PtOg, AuOg, AgOg, SnOg, AlgO^, and mixtures thereof. The best results are obtained with those dopants for titanium dioxide which have a tetragonal structure with similar unit cell dimensions and with approximately the same cation radii (0.68 A°). RuOg (0.65 A°) and IrOg (0.66 A°) are particularly suitable dopants, as are other platinum group metal oxides (i.e. platinum, palladium, osmium, and rhodium). IrOg forms solid complexes in titanium dioxide up to about 5 mol. % IrOg when heated together to 1040 °C. At lower temperatures, the amount of IrO2 that will form solid solutions in titanium dioxide is lower, but the amount of platinum group metal oxide that is not in solid solution continues to act as a catalyst for the release of chlorine.

Pro vytvoření polovodičů a elektrokatalyzujících povlaků na elektrodách z titanu a tantalu, lze použít kysličníků kovů ze skupiny VIII periodické tabulky prvků jakož i kysličníků kovů ze skupiny VB, skupiny VIB, kysličníků kovů ze skupiny IB a kysličníků prvků ze skupiny VA, jakož i směsí těchto kysličníků, které jsou schopny při vypálení vytvořit s kysličníkem titaničitým a kysličníkem tantallčným krystaly pevného roztoku a přerušit krystalovou mřížku kysličníku titaničitého a kysličníku tantaličného.To create semiconductors and electrocatalytic coatings on titanium and tantalum electrodes, metal oxides from Group VIII of the periodic table of elements, as well as metal oxides from Group VB, Group VIB, metal oxides from Group IB and oxides of elements from Group VA, as well as mixtures of these oxides, which are capable of forming solid solution crystals with titanium dioxide and tantalum oxide upon firing and disrupting the crystal lattice of titanium dioxide and tantalum oxide, can be used.

Při vytvářeni polovodivýeh povlaků na elektrodách z titanu a tantalu z jiných kysličníků kovů je výhodné použít smíšené kysličníky kovů nebo materiálů, které tvoří smíšené kysličníky kovů, ze sousedních skupin periodické tabulky, jako je například železo a rhenium; titan, tantal a vanad; titan a lanthan. Jiné kysličníky, jichž lze použít, jsou kysličníky manganu a cínu; molybdenu a železa; kobaltu a antimonu; rhenia a manganu, jakož i jiné směsi kovových kysličníků.In forming semiconducting coatings on titanium and tantalum electrodes from other metal oxides, it is advantageous to use mixed metal oxides or materials that form mixed metal oxides from adjacent groups of the periodic table, such as iron and rhenium; titanium, tantalum and vanadium; titanium and lanthanum. Other oxides that can be used are manganese and tin oxides; molybdenum and iron; cobalt and antimony; rhenium and manganese, as well as other mixtures of metal oxides.

Procentový hmotnostní podíl dopujících látek může kolísat od 0,10 % až do 50 % množství titanu nebo tantalu v kysličníku titaničitém nebo tantaličném, přičemž překvapující vzrůst vodivosti povrchu z kysličníku titaničitého nebo kysličníku tantaličného lze dosáhnput již přidáním 0,25 % až 1 % dopující látky ke kysličníku titaničitému nebo tantaličnému ve vodivé ploše elektrody. Avšak je výhodné použít dopujícího kovového kysličníku v dosta tečném přebytku, aby se na anodách vytvořil povlak, který bude katalyzovat vyvíjení chloru bez znatelnějšího přepětí.The weight percentage of dopants can vary from 0.10% to 50% of the amount of titanium or tantalum in the titanium dioxide or tantalum oxide, and a surprising increase in the conductivity of the titanium dioxide or tantalum oxide surface can be achieved by adding as little as 0.25% to 1% of the dopant to the titanium dioxide or tantalum oxide in the conductive surface of the electrode. However, it is preferred to use a sufficient excess of the dopant metal oxide to form a coating on the anodes that will catalyze the evolution of chlorine without appreciable overpotential.

Vodivý povlak podle vynálezu může být nanesen různým způsobem a na různé tvary anod s titanovým nebo tantalovým základem, jako jsou plné válcované masivní titanové desky, perforované desky, proříznuté, šítovité titanové desky, titanové platina a slitek titanové pleteniny, tkanina z titanového drátu nebo stínítko, titanové tyče a pruty nebo podobné desky a útvary z tantalu a jiných kovů.The conductive coating of the invention can be applied in various ways and on various shapes of titanium or tantalum-based anodes, such as solid rolled solid titanium plates, perforated plates, cut, sheet-like titanium plates, titanium platinum and titanium ingot braids, titanium wire cloth or screen, titanium rods and bars, or similar plates and shapes of tantalum and other metals.

22266,22266,

Výhodný způsob nanášení je chemické ukládání v podobě roztoků nanášených natíráním, ponořením nebo nastříkáním nebo aplikování v podobě clony nebo elektrostatického rozprašování, načež se provede vypálení takových povlaků na anodovém základě, avšak lze použít také jiných způsobů nanášení, například elektroforetického ukládání nebo elektrolytického pokovování. Třeba dbát toho, aby v povlaku nezůstaly vzduchové bublinky a aby teplota při zahřívání zůstala pod teplotou, která způsobuje deformaci základního materiálu.The preferred method of application is chemical deposition in the form of solutions applied by painting, dipping or spraying or by screen or electrostatic spraying, followed by firing of such coatings on an anodic base, but other methods of application can also be used, such as electrophoretic deposition or electroplating. Care must be taken to ensure that no air bubbles remain in the coating and that the heating temperature remains below the temperature that causes deformation of the base material.

Spektrum vzorků dopovaného kysličníku titaničitého ukazuje, že cizí ion nahradí ion titanu na jeho pravidelné poloze v mřížce a vyvolá rozštěpení hyperjemné čáry v souhlasu s jaderným spinem nahrazujícího prvku.The spectrum of doped titanium dioxide samples shows that a foreign ion replaces a titanium ion at its regular lattice position and induces a splitting of the hyperfine line in agreement with the nuclear spin of the replacing element.

U všech aplikací se titanové nebo tantalové jádro nejprve očistí a zbaví kysličníku nebo jiného povlaku. Toto očištění může být provedeno mechanicky nebo chemicky, jako opískováním, leptáním, mořením nebo pod.For all applications, the titanium or tantalum core is first cleaned and freed from oxide or other coatings. This cleaning can be done mechanically or chemically, such as by sandblasting, etching, pickling, or the like.

Nyní bude za účelem ilustrace poskytnuto několik příkladů provedení vynálezu, přičemž samozřejmě lze v rámci vynálezu měnit složení a podobu udaných roztoků, postup vypalování i jiné úkony.Several examples of embodiments of the invention will now be provided for the purpose of illustration, while of course the composition and form of the solutions, the firing procedure and other operations can be varied within the scope of the invention.

Příklad 1Example 1

Houbovitá titanové anoda se podrobí čištění a leptání a pak opatří kapalným povlakem obsahujícím následující materiály:The sponge titanium anode is cleaned and etched and then coated with a liquid coating containing the following materials:

ruthenium jako RuC13.3H2O titan jako TiClj tantal jako TaCljruthenium as RuC1 3 .3H 2 O titanium as TiClj tantalum as TaClj

0,8 mg/cm (kov) 0,89 mg/cm2 (kov) 0,089 mg/cm2 (kov)0.8 mg/cm (metal) 0.89 mg/cm 2 (metal) 0.089 mg/cm 2 (metal)

Povlékací směs se získá promísením suché soli ruthenia v obchodním roztoku kyseliny solné obsahující 15 % TiClj. Pak se přidá tantal ve shora uvedeném poměru a v podobě roztoku 50 g/1 TaClj ve 20% HC1. Modré barva roztoku se změní na oranžovou přidáním potřebného množství peroxidu vodíku, načež se přidá isopropylalkohol jako zahušlovadlo. Povlékací směs se nanese na obě strany titanového anodového jádra elektrostatickým poprášením ve čtyřech postupných vrstvách. Počet vrstev může být různý a může být někdy výhodné nanést několik vrstev na plochu ležící proti katodě a pouze jednu vrstvu, s výhodou první, na plochu od katody odvrácenou. Po nanesení každé vrstvy se anoda zahřívá v peci při nuceném oběhu vzduchu při teplotě mezi 300 a 350 °C po dobu 10 až ,5 minut, načež následuje rychlé přirozené ochlazení na vzduchu mezi každou ze tří prvních vrstev, a po nanesení čtvrté vrstvy se anoda zahřívá na 450 °C po dobu jedné hodiny za nuceného oběhu vzduchu a pak ochlazena.The coating mixture is obtained by mixing the dry ruthenium salt in a commercial hydrochloric acid solution containing 15% TiClj. Tantalum is then added in the above ratio and in the form of a solution of 50 g/l TaClj in 20% HCl. The blue color of the solution is changed to orange by adding the necessary amount of hydrogen peroxide, after which isopropyl alcohol is added as a thickener. The coating mixture is applied to both sides of the titanium anode core by electrostatic spraying in four successive layers. The number of layers can be varied and it may sometimes be advantageous to apply several layers to the surface facing the cathode and only one layer, preferably the first, to the surface facing away from the cathode. After each layer is applied, the anode is heated in a forced air oven at a temperature between 300 and 350 °C for 10 to 1.5 minutes, followed by rapid natural cooling in air between each of the first three layers, and after the fourth layer is applied, the anode is heated to 450 °C for one hour under forced air circulation and then cooled.

Množství tří kovů v povlaku odpovídají váhovým poměrům 45%Ru,50%Tu,5%Ta.The amounts of the three metals in the coating correspond to the weight ratios of 45%Ru, 50%Tu, 5%Ta.

Při zrychleném zkušebním provozu jeví tato anoda prakticky nulovou hmotovou ztrátu po dvou cyklech obrácení proudu a po dvou ponořeních do amalgamu. Každý cyklus obráceni proudu sestává ze sledu pěti anodických polarizací při 1A/em2, z nichž každá trvá dvě minuty a je následována katodickou polarizací při stejné hustotě proudu a po stejnou dobu. Po více než 1 500 hodin provozu při 3A/cm2 v nasyceném roztoku chloridu sodného je potenciál anody 1,41 V. Příklad 2In accelerated test operation, this anode shows practically zero mass loss after two current reversal cycles and two amalgam immersions. Each current reversal cycle consists of a sequence of five anodic polarizations at 1A/ cm2 , each lasting two minutes, followed by cathodic polarization at the same current density and for the same time. After more than 1,500 hours of operation at 3A/ cm2 in saturated sodium chloride solution, the anode potential is 1.41 V. Example 2

Houbovitá titanové anoda se podrobí čištěni a leptání a pak opatří kapalným povlakem obsahujícím následující materiály:The sponge titanium anode is cleaned and etched and then coated with a liquid coating containing the following materials:

ruthenium jako RuClj.SHjO titan jako TiClj cín jako SnCl^ruthenium as RuClj.SHjO titanium as TiClj tin as SnCl^

0,6 mg/cm (kov) 0,94 mg/cm2 (kov) 0,17 mg/cm2 (kov).0.6 mg/cm (metal) 0.94 mg/cm 2 (metal) 0.17 mg/cm 2 (metal).

Povlak se připraví nejprve smísením suché soli ruthenia s 15 % TiClj v obchodním roztoku kyseliny solné. Chlorid cíničitý se pak do směsi zamíchá ve shora uvedeném poměru, načež se přidá dostatečné množství peroxidu vodíku, aby se modrá barva tohoto roztoku změnila na oranžovou. Jako zahuělovadlo se pak přidá lsopropylalkohol. Povlékací směs se nanese na obě strany oči Stěně a oleptané titanové anody ve Čtyřech postupných vrstvách a každé vrstva se podrobí obvyklému tepelnému zpracování popsanému v příkladu 1.The coating is prepared by first mixing the dry ruthenium salt with 15% TiCl2 in a commercial hydrochloric acid solution. Tin tetrachloride is then mixed into the mixture in the above ratio, after which sufficient hydrogen peroxide is added to turn the blue color of this solution to orange. Isopropyl alcohol is then added as a carburizing agent. The coating mixture is applied to both sides of the eye wall and etched titanium anode in four successive layers, and each layer is subjected to the usual heat treatment described in Example 1.

Množství tří kovů v povlaku odpovídají váhovým poměrům 35 % Ru, 55 % Ti, 10 % Sn. Při zrychleném zkušebním provozu jeví anoda váhovou ztrátu 0,09 mg/co/ po dvou cyklech obréce2 ni proudu, popsaných v příkladu 1, a hmotovou ztrátu 0,01 mg/cm po jednom ponoření do amalgamu. Po více než 1 500 hodin práce v koncentrovaném roztoku NaCl při 2A/cc/ a po 60 °C je potenciál anody 1,42 V.The amounts of the three metals in the coating correspond to the weight ratios of 35% Ru, 55% Ti, 10% Sn. In accelerated test operation, the anode shows a weight loss of 0.09 mg/cm after two cycles of current cycling described in Example 1, and a mass loss of 0.01 mg/cm after one immersion in amalgam. After more than 1,500 hours of operation in a concentrated NaCl solution at 2A/cc and at 60°C, the anode potential is 1.42 V.

Příklad 3Example 3

OčiStěné titanová anodová deska se povleče směsí sestávající z roztoku kyseliny solné s obsahem následujících solí:The cleaned titanium anode plate is coated with a mixture consisting of a hydrochloric acid solution containing the following salts:

ruthenium jako RuCl3.3HgO titan jako TiClj hliník jako Α1013.6Η20ruthenium as RuCl 3 .3HgO titanium as TiClj aluminum as Α101 3 .6Η 2 0

0,8 mg/cm (kov) 0,96 mg/ci/ (kov) 0,018 mg/ci/ (kov)0.8 mg/cm (metal) 0.96 mg/ci/ (metal) 0.018 mg/ci/ (metal)

Směs se připraví promísenim solí ruthenia a titanu v roztoku TiCl^ obchodní kyseliny solné, jak bylo výše popsáno. Chlorid hlinitý se pak přidá ve shora uvedeném poměru, načež následuje zpracování peroxidem vodíku jako v příkladu 1, načež se přidá lsopropylalkohol jako zahušlovací činidlo. Směs se na očištěnou a oleptanou anodu s titanovým jádrem nanese ve čtyřech postupných vrstvách, přičemž povlak se nanese na obě strany základu a na obnažené plochy mezi horním a dolním povrchem anodového základu. Po nanesení každé vrstvy následuje tepelné zpracování jako v příkladu 1.The mixture is prepared by mixing the ruthenium and titanium salts in a solution of TiCl^ in commercial hydrochloric acid as described above. Aluminum chloride is then added in the above ratio, followed by treatment with hydrogen peroxide as in Example 1, after which isopropyl alcohol is added as a thickening agent. The mixture is applied to the cleaned and etched titanium core anode in four successive layers, the coating being applied to both sides of the substrate and to the exposed areas between the upper and lower surfaces of the anode substrate. After the application of each layer, a heat treatment is followed as in Example 1.

Množství uvedených tří kovů v povlaku odpovídá váhovým poměrům 45 % Ru, 54 % Ti a 1 % AI.The amount of the three metals in the coating corresponds to the weight ratios of 45% Ru, 54% Ti and 1% Al.

Po jednom cyklu obrácení proudu a po dvou smočeních v amalgamu je celková hmotová ztráta 2After one cycle of current reversal and two wettings in amalgam, the total mass loss is 2

0,1 mg/cm . Po provozu více než 1 500 hodin v koncentrovaném roztoku chloridu sodného při 60 °C a při hustotě anodového proudu 3A/ci/ je potenciál anody 1,42 V.0.1 mg/cm . After operation for more than 1,500 hours in concentrated sodium chloride solution at 60 °C and an anode current density of 3 A/ci/, the anode potential is 1.42 V.

Příklad 4Example 4

Houbovitá tantalová anodové deska ae očistí a oleptá a pak opatři kapalným povlakem obsahujícím následující materiály:The sponge tantalum anode plate is cleaned and etched and then coated with a liquid coating containing the following materials:

ruthenium jako RuC13.3HjO 0,8 mg/cm (kov) titan jako TiCl^ 0,89 mg/ci/ (kov) tantal jako TaCl^ 0,089 mg/ci/ (kov)Ruthenium as RuC1 3 .3HjO 0.8 mg/cm (metal) Titanium as TiCl^ 0.89 mg/ci/ (metal) Tantalum as TaCl^ 0.089 mg/ci/ (metal)

Povlékací směs se připraví promísenim suché soli ruthenia v obchodním roztoku kyseliny solné obsahujícím 15 % TiClj. Pak se přidá tantal ve shora uvedeném poměru a ve tvaru roztoku 50 g/1 TaCl^ v 20 % HC1. Modrá barva roztoku se změní na oranžovou přidáním potřebného množství peroxidu vodíku, načež se přidá lsopropylalkohol jako zahušíovadlo. Povlékací směs se kartáčem nanese na obě strany tantalová anody ve čtyřech postupných vrstvách. Po naneseni každé vrstvy se anoda zahřívá v peci za nuceného oběhu vzduchu při teplotě mezi 300 a 350 °C po dobu 10 až 15 minut, načež následuje rychlé přirozené ochlazení ve vzduchu mezi každou z prvních tří vrstev, a po nanesení čtvrté vrstvy se anoda jednu hodinu zahřívá na 450 °C za nuceného oběhu vzduchu a pak ochladí.The coating mixture is prepared by mixing the dry ruthenium salt in a commercial hydrochloric acid solution containing 15% TiCl2. Tantalum is then added in the above ratio and in the form of a solution of 50 g/l TaCl2 in 20% HCl. The blue color of the solution is changed to orange by adding the required amount of hydrogen peroxide, after which isopropyl alcohol is added as a thickener. The coating mixture is applied by brush to both sides of the tantalum anode in four successive layers. After the application of each layer, the anode is heated in a forced air oven at a temperature between 300 and 350 °C for 10 to 15 minutes, followed by rapid natural cooling in air between each of the first three layers, and after the application of the fourth layer, the anode is heated to 450 °C for one hour under forced air circulation and then cooled.

Množství uvedených tří kovů v povlaku odpovídající váhovým poměrům 45 % Ru, 50 % Ti, % Ta.The amounts of the three metals in the coating correspond to the weight ratios of 45% Ru, 50% Ti, % Ta.

322661322661

Analýza ohybem rentgenových paprsků ukazuje, že povlaky na shora uvedených anodách jsou ve tvaru polovodivého rutilu, přičemž dopující kysličníky jsou rozptýleny v rutilových krystalech rozpuštěním v pevné fázi, takže anodové jádro z ventilového kovu mé polovodivý rutilový povrch, který je schopen okysličovat rozpuštěné ionty chloridu na molekulární plynný chlor. Na tantalová jádra elektrod lze povlaky nanášet a ustalovat podobným způsobem.X-ray diffraction analysis shows that the coatings on the above anodes are in the form of semiconducting rutile, with the dopant oxides dispersed in the rutile crystals by solid-state dissolution, so that the valve metal anode core has a semiconducting rutile surface that is capable of oxidizing dissolved chloride ions to molecular chlorine gas. Coatings can be applied and stabilized on tantalum electrode cores in a similar manner.

I když polovodivé povrchy mphou být naneseny na titanové nebo tantalová jádra i jinými dopujícími látkami, ukazují výše uvedené zkoušky, že při užití popsaných postupů vede přítomnost samotného kysličníku titanu nebo tantalu a iridia, tj. bez kysličníku ruthenia, k povlaku o nízké aktivitě a s vysokým potenciálem pro uvolňování chloru.Although semiconducting surfaces can be deposited on titanium or tantalum cores with other dopants, the above tests show that using the described procedures, the presence of titanium or tantalum oxide and iridium alone, i.e. without ruthenium oxide, results in a coating with low activity and high chlorine release potential.

Příklad 5Example 5

Zhotoví se elektrody s pěti rozdílnými typy povlaku, z nichž každý sestává ze čtyřsložkové směsi solí včetně soli ruthenia:Electrodes with five different types of coating are made, each consisting of a four-component mixture of salts including a ruthenium salt:

Vzorek č. 1 ruthenium jako RuC13.3Hj,OSample No. 1 ruthenium as RuC1 3 .3Hj,O

Vzorek č. 2 cín jako SnCl.,, ·5Η2 Ο ruthenium jako RuC13.3H2OSample No. 2 tin as SnCl.,, ·5Η 2 Ο ruthenium as RuC1 3 .3H 2 O

Vzorek č. 3 lanthan jako La/NO^/j.S^O cín jako SnCl^.5H2O ruthenium jako RuCl3.3H2OSample No. 3 lanthanum as La/NO^/jS^O tin as SnCl^.5H 2 O ruthenium as RuCl 3 .3H 2 O

Vzorek č. 4Sample No. 4

(obchodní) (business) ',14 ',14 2 mg/cm 2 mg/cm (kov) (metal) i HCl (obchodní) i HCl (commercial) 0,71 0.71 mg/cm2 mg/ cm2 (kov) (metal) . (obchodní) . (business) 0,017 0.017 mg/cm2 mg/ cm2 (kov) (metal) 0,53 0.53 mg/cm2 mg/ cm2 (kov) (metal) (obchodní) (business) 1,06 1.06 2 mg/cm 2 mg/cm (kov) (metal) . (obchodní) . (business) 0,088 0.088 mg/cm2 mg/ cm2 (kov) (metal) 0,088 0.088 mg/cm2 mg/ cm2 (kov) (metal) 0,53 0.53 mg/cm2 mg/ cm2 (kov) (metal) (obchodní) (business) 0,96 0.96 2 mg/cm 2 mg/cm (kov) (metal) 0,71 0.71 mg/cm2 mg/ cm2 (kov) (metal) 0,25 0.25 mg/cm2 mg/ cm2 (kov) (metal) 0,53 0.53 mg/cm2 mg/ cm2 (kov) (metal) (obchodní) (business) 1,07 1.07 2 mg/cm 2 mg/cm (kov) (metal) 0,088 0.088 mg/cm2 mg/ cm2 (kov) (metal) 0,088 0.088 mg/cm2 mg/ cm2 (kov) (metal) 0,53 0.53 mg/cm2 mg/ cm2 (kov) (metal) (obchodní) (business) 0,88 0.88 2 mg/ cm 2 mg/cm (kov) (metal) 0,088 0.088 mg/cm2 mg/ cm2 (kov) (metal) 0,088 mg/cm4 0.088 mg/cm 4 (kov) (metal) 0,071 0.071 mg/cnr mg/cnr (kov) (metal)

titan jako TiCl^ v roztoku HCl chrom jako Cr/NOy 3·8Η20 cín jako SnC1^.5H2O ruthenium jako RuCl3.3H20titanium as TiCl^ in HCl solution chromium as Cr/NOy 3 ·8Η 2 0 tin as SnC1^.5H 2 O ruthenium as RuCl 3 .3H 2 0

Vzorek č. 5 titan jako TiCl^ v roztoku HCl hliník jako AlClj.óHjO cín jako SnCl^.SH^O ruthenium jako RuCl^.lH^OSample No. 5 titanium as TiCl^ in HCl solution aluminum as AlClj.6HjO tin as SnCl^.SH^O ruthenium as RuCl^.1H^O

Každý vzorek se připraví promísením soli ruthenia do roztoku TiCl^ v obchodní kyselině solné a přidáním peroxidu vodíku v množství potřebném pro změnu barvy z modré na červenou. K této směsi se přidají ostatní soli v uvedených podílech spolu s 0.56 mlEach sample is prepared by mixing the ruthenium salt into a solution of TiCl^ in commercial hydrochloric acid and adding hydrogen peroxide in the amount necessary to change the color from blue to red. To this mixture are added the other salts in the indicated proportions along with 0.56 ml

22266,22266,

S každý mg celkového množství kovu. Uvedených pSt směsí se nanese na pět oddělených titanových desek v pěti postupných vrstvách. Mezi každým nátěrem a následujícím nátěrem se provádí tepelné zpracování při 350 °C po dobu deset minut. Za posledním nátěrem následuje konečné zpracování při 450 °C po jednu hodinu.With each mg of total metal. The above pSt mixtures are applied to five separate titanium plates in five successive layers. Between each coating and the next coating, a heat treatment is carried out at 350 °C for ten minutes. The last coating is followed by a final treatment at 450 °C for one hour.

Provedou se anodické testy v nasyceném roztoku NaCl při 60 °C a při proudové hustotě 1 A/cm2. Měřené potenciály elektrod mají tyto hodnoty:Anodic tests are performed in a saturated NaCl solution at 60 °C and a current density of 1 A/cm 2 . The measured electrode potentials have the following values:

Vzorek č. 1 Vzorek č. 2 Vzorek č. 3 Vzorek č. 4 Vzorek č. 5Sample No. 1 Sample No. 2 Sample No. 3 Sample No. 4 Sample No. 5

1,48 V 1,40 V 1,39 V 1,44 V 1 ,39 V1.48V 1.40V 1.39V 1.44V 1.39V

Přiklad 6Example 6

Zkouší se čtyři typy povlaků, z nichž každý sestával ze čtyřsložkové solné směsi, včet ně soli vzácného kovu.Four types of coatings are tested, each consisting of a four-component salt mixture, including a precious metal salt.

Vzorek č. 1Sample No. 1

titan jako TiCl^ v roztoku HCl (obchodní) lanthan jako La/NOy^.eHgU cín jako SnCl4.5H2O platina jako PtCl^.nHgO (obchodní) titanium as TiCl^ in HCl solution (commercial) lanthanum as La/NOy^.eHgU tin as SnCl 4 .5H 2 O platinum as PtCl^.nHgO (commercial) 0,7 0,088 0,15 0,85 0.7 0.088 0.15 0.85 o mg/cm mg/em2 o mg/cm mg/cm2 o mg/cm mg/em 2 o mg/cm mg/cm 2 (kov) (kov) (kov) (kov) (metal) (metal) (metal) (metal) Vzorek S. 2 Sample P. 2 titan jako TiCl^ v roztoku HCl (obchodní) titanium as TiCl^ in HCl solution (commercial) 0,7 0.7 2 mg/cm 2 mg/cm (kov) (metal) lanthan jako La/NOy^.eHgO lanthanum as La/NOy^.eHgO 0,068 0.068 mg/cm2 mg/ cm2 (kov) (metal) cín jako SnCl4.5H2O tin as SnCl 4 .5H 2 O 0,15 0.15 mg/cm2 mg/ cm2 '(kov) '(metal) rhodium jako /NH^/jKhClg rhodium as /NH^/jKhClg 0,85 0.85 mg/cm2 mg/ cm2 (kov) (metal) Vzorek č. 3 Sample No. 3 titan jako TiCl3 v roztoku HCl (obchodní) titanium as TiCl 3 in HCl solution (commercial) 0,7 0.7 2 mg/ cm 2 mg/cm (kov) (metal) hliník jako AlClj.óHjO aluminum as AlClj.óHjO 0,088 0.088 mg/cm2 mg/ cm2 (kov) (metal) cín jako SnCl4.5H2O tin as SnCl 4 .5H 2 O 0,15 0.15 mg/cm mg/cm (kov) (metal) iridium jako IrCl4 iridium as IrCl 4 0,85 0.85 mg/cm2 mg/ cm2 (kov) (metal) Vzorek č. 4 Sample No. 4 titan jako TiCl3 v roztoku HCl (obchodní) titanium as TiCl 3 in HCl solution (commercial) 0,7 0.7 o mg/cm o mg/cm (kov) (metal) hliník jako A1C13.6H2O aluminum as A1C1 3 .6H 2 O 0,088 0.088 mg/cm2 mg/ cm2 (koy) (coy) cín jako SnCl4.5H2O tin as SnCl 4 .5H 2 O 0,088 0.088 mg/cm2 mg/ cm2 (kov) (metal) paládium jako PdClg palladium as PdClg 0,85 0.85 mg/cm2 mg/ cm2 (kov) (metal) Tyto čtyři směsi se nanesou na pět oddělených titanových desek a These four mixtures are applied to five separate titanium plates and na pět to five oddělených separated

tantalových desek v pěti postupných nátěrech. Mezilehlé a koncové tepelné zpracování se provede jako v přikladu 5. Anodové potenciály, měřené za stejných podmínek jako v předohózejícím příkladu jsou tyto:tantalum plates in five successive coats. Intermediate and final heat treatments are carried out as in Example 5. The anode potentials, measured under the same conditions as in the previous example, are as follows:

Vzorek Sample č. 1 No. 1 1,45 1.45 Vzorek Sample č. 2 No. 2 1,85 1.85 Vzorek Sample č. 3 No. 3 1,37 1.37 Vzorek Sample č. 4 No. 4 1,39 1.39

Tabulka 1Table 1

Zrychlené zkoušky na ztrátu hmotyAccelerated mass loss tests

Vzorek Sample Obrácení pr.oudu mg/em2 Current reversal mg/em 2 Smočení v amalgamu mg/cm2 Wetting in amalgam mg/cm 2 Celkem Total B (př. II) 2 Ir 0,2 mg/cm Bu 0,2 mg/cm2 Ti 1,12 mg/cm2 B (ex. II) 2 Ir 0.2 mg/cm Bu 0.2 mg/cm 2 Ti 1.12 mg/cm 2 0 0 0,152 0.152 0,152 0.152 C (př. IV) Ir 0,2 mg/cm2 Bu 0,2 mg/cm2 Ti 1,12 mg/cm2 se zpracováním titanového jádra na černý kysličník jádra C (ex. IV) Ir 0.2 mg/cm 2 Bu 0.2 mg/cm 2 Ti 1.12 mg/cm 2 with titanium core processing to black core oxide 0 0 0,068 0.068 0,068 0.068 D (př. V) Ir 0,2 mg/cm2 Bu 0,2 mg/cm2 Ta 1,6 mg/cm2 D (ex. V) Ir 0.2 mg/cm 2 Bu 0.2 mg/cm 2 Ta 1.6 mg/cm 2 0,020 7 0.020 7 0-,013 8 0-.013 8 0,034 5 0.034 5 B (př. VI) o Au 0,075 mg/cm Bu 0,225 mg/em2 Ti 1,2 mg/cm2 pouze povlak na ti ta- B (ex. VI) o Au 0.075 mg/cm Bu 0.225 mg/cm 2 Ti 1.2 mg/cm 2 only coating on Ti ta- 0,030 0.030 0,043 0.043 0,073 0.073 novém jádře 2 Bu 1 mg/cm new nucleus 2 Bu 1 mg/cm 0,2 0.2 0,73 0.73 0,93 0.93

Tabulka I ukazuje výhody anod zhotovených podle příkladů 1 až 10 ve srovnání s anodami s titanovým jádrem pokrytými kovy ze skupiny platiny elektrolytickým pokovováním nebo chemie kým nanášením.Table I shows the advantages of anodes made according to Examples 1 to 10 compared to titanium core anodes coated with platinum group metals by electroplating or chemical deposition.

Hmotové ztráty na vzorcích připravených způsobem podle vynálezu byly určeny v napodobeném provozu a srovnány s hmotovými ztrátami určenými za stejných podmínek na vzorcích s titanovým základem povlečených slitinou platiny a iridia. Zkoušky byly prováděny v nasyceném roztoku chloridu sodného při 65 °C a při hustotě anodového proudu 1 A/cm2. Anodové potenciály byly měřeny Lugginovým hrotem proti nasycené kalomelové elektrodě a přeměněny na normální stupnici elektrody. Výsledky jsou shrnuty v tabulce II. Integrované váhová změna, sestavené v předposledním odstavci byla pozitivní, tj. zvětšená, pro většinu vzorků připravených podle vynálezu. To je známka toho, že povlak, místo aby se postupně opotřebovával a tak snižoval 3vúj obsah kysličníku vzácného kovu, má sklon nabírat přídavné množství ochranného pOlovodivého povrchu, který dosáhne stability po krátké době provozu, jak je znázorněno příkladem C. Výsledky shrnuté v tabulce I .naopak ukazují, že i nejlepší povlaky ze slitiny vzácného kovu utrpí při provozu větší míru opotřebení; i když taková míra opotřebení nemusí být nutně přičítána oddrobování vzácných kovů, znamená rozhodně podstatné snížení obsahu vzácného kovu v povlaku. Množství vzácných kovů v takových povlacích ze slitiny vzácného kovu, kterého je zapotřebí pro dosažení uspokojivé aktivity anody a dostatečně dlou hé pracovní životnosti, je pětkrát až desetkrát větší než u polovodivých povlaků z rutilu nebo kysličníku tantaličného připravených podle vynálezu.The mass losses on the samples prepared according to the method of the invention were determined in a simulated operation and compared with the mass losses determined under the same conditions on the samples with a titanium base coated with an alloy of platinum and iridium. The tests were carried out in a saturated sodium chloride solution at 65 ° C and at an anode current density of 1 A/cm 2 . The anode potentials were measured with a Luggin tip against a saturated calomel electrode and converted to the normal electrode scale. The results are summarized in Table II. The integrated weight change, compiled in the penultimate paragraph, was positive, i.e. increased, for most of the samples prepared according to the invention. This is an indication that the coating, instead of gradually wearing away and thus reducing its noble metal oxide content, tends to acquire an additional amount of protective semiconducting surface which reaches stability after a short period of service, as illustrated by Example C. The results summarized in Table I, on the contrary, show that even the best noble metal alloy coatings suffer a greater rate of wear in service; while such wear rate is not necessarily attributable to noble metal chipping, it certainly represents a substantial reduction in the noble metal content of the coating. The amount of noble metal in such noble metal alloy coatings required to achieve satisfactory anode activity and a sufficiently long service life is five to ten times greater than in the rutile or tantalum oxide semiconducting coatings prepared according to the invention.

Tabulka IITable II

Vzorek Sample Povlékací látka Coating fabric Hodiny provozu při - Hours of operation at - Anodový potenciál ve voltech Anode potential in volts Integrované změna hmoty Integrated mass change Rychlost opotřebení Speed of wear 1 A/cnr 1 A/cnr (N. Η. E.) (N. H. E.) mg/cm2 mg/ cm2 gramy na t tunu Clj grams per ton Clj

3 3 (př. II) (Ex. II) IrOg IrOg (Ir (Irish 0,2 0.2 2 mg/em ) 2 mg/m ) 0 0 1,62 1.62 0 0 (vzrůst hmoty) (increase in mass) - - RuOg RuOg (Ru (Ru 0,2 0.2 O mg/cm ) O mg/cm ) 792 792 1,53 1.53 +0,3 +0.3 (vzrůst hmoty) (increase in mass) 0 0 TiO2 TiO2 (Ti (Those 1,12 1.12 mg/cm ) mg/cm ) 2 2 000 000 1,59 1.59 +0,1 +0.1 (vzrůst hmoty) (increase in mass) 0 0 C C (př. III) (Ex. III) Ir02 Ir0 2 (Ir (Irish 0,4 0.4 2 mg/cm ) 2 mg/cm ) 0 0 1,35 1.35 - - - - RuO2 RuO2 (Ru (Ru 0,4 0.4 o mg/cm ) o mg/cm ) 860 860 1,36 1.36 +0,9 +0.9 (vzrůst hmoty) (increase in mass) 0 0 TiO2 TiO2 (Ti (Those 0,96 0.96 2 mg/cm ) 2 mg/cm ) 2 2 300 300 1,38 1.38 +0,9 +0.9 (vzrůst hmoty) (increase in mass) 0 0 D D (př. IV) (Ex. IV) IrO2 IrO 2 (Ir (Irish 0,2 0.2 2 mg/cm ) 2 mg/cm ) 0 0 1,50 1.50 - - - - RuO2 RuO2 (Ru (Ru 0,2 0.2 mg/cm2) mg/ cm2 ) 552 552 1,44 1.44 +0,75 +0.75 (vzrůst hmoty) (increase in mass) 0 0 tío2 2 people (Ti (Those 1,12 1.12 2 mg/cm ) 2 mg/cm ) 816 816 1,50 1.50 +0,4 +0.4 (vzrůst hmoty) (increase in mass) 0 0 E E (př. V) (Ex. V) IrO2 IrO 2 (Ir (Irish 0,2 0.2 2 mg/cm ) 2 mg/cm ) 0 0 1,45 1.45 - - - - RuO2 RuO2 (Ru (Ru 0,2 0.2 mg/cm2) mg/ cm2 ) 514 514 1,45 1.45 -0,097 -0.097 (pokles) (decline) 0,15 0.15 TaO2 TaO 2 (Te (Now 1,6 1.6 mg/cm2) mg/ cm2 ) F F (př. VI) (Ex. VI) Au2°3 Au 2 ° 3 (Au (Ouch 0,075 0.075 mg/cm2) mg/ cm2 ) 0 0 1,48 1.48 - - (vzrůst) (increase) - - RuO2 RuO2 (Ru (Ru 0,225 mg/cm2) 0.225 mg/ cm2 ) 514 514 1,48 1.48 +0,2 +0.2 0 0 Ti02 Ti0 2 (Ti (Those 1,2 1.2 2 mg/cm ) 2 mg/cm ) G G Pt Fri ( ( 1,44 1.44 2 mg/cm ) 2 mg/cm ) 0 0 1,36 1.36 - - Ir Irish ( ( 3,36 3.36 2 mg/cm ) 2 mg/cm ) 1 1 032 032 1,48 1.48 -0,25 -0.25 (pokles) (decline) 0,26 0.26 H H Pt Fri ( ( 3,68 3.68 mg/cm2) mg/ cm2 ) 0 0 1,39 1.39 - - - - Ir Irish ( ( 0,92 0.92 2 mg/cm ) 2 mg/cm ) 926 926 1,35 1.35 - - - - 2 2 940 940 1,39 1.39 -0,6 -0.6 0,18 0.18

Průměrná tlouělka hotového povlaku je asi 1,45 mikronu a poměr hmotového množství kovů skupiny platiny k hmotnostnímu množství ostatních kovů v kysličníkových povlacích u katalyticky aktivních polovodivých povlaků podle příkladů 1 až 4 je mezi 20:100 a 85:100.The average thickness of the finished coating is about 1.45 microns and the ratio of the mass of platinum group metals to the mass of other metals in the oxide coatings of the catalytically active semiconducting coatings of Examples 1 to 4 is between 20:100 and 85:100.

Pokud jsou shora udány některé teorie pro vysvětlení účinku podle vynálezu, nepokládáme je za závazné v případě, že by se ukázalo, že vynález nepůsobí přesně v souhlasu β těmito teoriemi.If some theories are given above to explain the effect of the invention, we do not consider them to be binding in the event that it turns out that the invention does not operate in exact accordance with these theories.

Claims (3)

1. Elektroda s jádrem z kovu odolného vůči chloru, vytvořeným z titanu nebo tantalu, vyznačené tím, že kovové jádro je opatřeno polovodičovým povlakem, sestávajícím z alespoň jednoho kysličníku z alespoň jednoho kovu skupiny platiny, z alespoň jednoho kysličníku ze skupiny zahrnující kysličník titaničitý a kysličník tantaličný, a z alespoň jednoho dopujícího kysličníku ze skupiny zahrnující kysličníky stříbra, zlata, cínu, chrómu, tantalu, lanthanu, hliníku, kobaltu, antimonu, molybdenu, niklu, železa, wolframu, vanadu, fosforu, boru, berylia, sodíku, vápníku, stroncia, olova, mědi a vizmutu a jejich směsi, přičemž hmotnostní podíl dopujícího kysličníku nebo kysličníků je v rozmezí od 0,10 do 50 S hmotového množství titanu a/nebo tantalu v kysličníku titaničitém nebo tantaličném, a poměr hmotového množství kovů skupiny platiny k hmotovému množství ostatních kovů v kysličníkovém povlaku je od 2.0:100 do 85:100.What is claimed is: 1. An electrode with a chlorine-resistant metal core formed of titanium or tantalum, wherein the metal core is provided with a semiconductor coating comprising at least one oxide of at least one platinum group metal, at least one oxide of titanium dioxide group; tantalum pentoxide, and at least one doping oxide selected from the group consisting of silver, gold, tin, chromium, tantalum, lanthanum, aluminum, cobalt, antimony, molybdenum, nickel, iron, tungsten, vanadium, phosphorus, boron, beryllium, sodium, calcium, strontium, lead, copper and bismuth and mixtures thereof, wherein the proportion by weight of doping oxide or oxides is in the range of 0.10 to 50% by weight of titanium and / or tantalum in titanium dioxide or tantalum; the amount of other metals in the oxide coating is from 2.0: 1 00 to 85: 100. 2. Elektroda podle bodu 1, vyznačené tím, že dopující kysličníky sestávají z kysliční ku cínů a alespoň jednoho kysličníku kovu ze skupiny zahrnující tantal, lanthan, chrom a hliník.2. The electrode of claim 1 wherein the doped oxides consist of tin oxide and at least one metal oxide selected from the group consisting of tantalum, lanthanum, chromium and aluminum. 3. Elektroda podle bodu 1, vyznačená tím, že povlak obsahuje kysličníky dvou kovů sku plny platiny, a to kysličník ruthenia a kysličník iridia.3. The electrode of claim 1 wherein the coating comprises platinum-containing oxides of two metals, namely ruthenium oxide and iridium oxide.
CS850468A 1967-12-14 1968-12-13 Chlorine-resistant metal core electrode CS222661B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US69040767A 1967-12-14 1967-12-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS222661B2 true CS222661B2 (en) 1983-07-29

Family

ID=24772325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS850468A CS222661B2 (en) 1967-12-14 1968-12-13 Chlorine-resistant metal core electrode

Country Status (4)

Country Link
BR (2) BR6804826D0 (en)
CS (1) CS222661B2 (en)
PH (1) PH12145A (en)
SU (1) SU976838A3 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
BR6804826D0 (en) 1973-05-03
PH12145A (en) 1978-11-07
SU976838A3 (en) 1982-11-23
BR6804827D0 (en) 1973-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3948751A (en) Valve metal electrode with valve metal oxide semi-conductive face
US4003817A (en) Valve metal electrode with valve metal oxide semi-conductive coating having a chlorine discharge in said coating
US4070504A (en) Method of producing a valve metal electrode with valve metal oxide semi-conductor face and methods of manufacture and use
US4288302A (en) Method for electrowinning metal
KR890002258B1 (en) Electrolytic electrode
US3491014A (en) Composite anodes
US7247229B2 (en) Coatings for the inhibition of undesirable oxidation in an electrochemical cell
KR20110094055A (en) Electrode for Electrode Battery
US4765879A (en) Durable electrodes for electrolysis and process for producing the same
EP0715002B1 (en) Stable coating solutions for preparing electrocatalytic mixed oxide coatings on metal substrates or metal-coated conductive substrates, and a method for the preparation of dimensionally stable anodes using such solutions
US20210238757A1 (en) Anode for electrolytic evolution of chlorine
US3926751A (en) Method of electrowinning metals
US4318795A (en) Valve metal electrode with valve metal oxide semi-conductor face and methods of carrying out electrolysis reactions
US4072585A (en) Valve metal electrode with valve metal oxide semi-conductive coating having a chlorine discharge catalyst in said coating
JP2596807B2 (en) Anode for oxygen generation and its production method
CN113166956A (en) Electrode for the electrolytic evolution of gases
EP0046449A1 (en) Dimensionally stable coated electrode for electrolytic process, comprising protective oxide interface on valve metal base, and process for its manufacture
JP7702941B2 (en) Electrodes for the electrochemical evolution of hydrogen.
JP2836840B2 (en) Electrode for chlorine generation and method for producing the same
JPS6152385A (en) Electrode for electrolyzing diluted aqueous sodium chloride solution
US4108745A (en) Selenium-containing coating for valve metal electrodes and use
CS222661B2 (en) Chlorine-resistant metal core electrode
US3677917A (en) Electrode coatings
JPS62260086A (en) Electrode for electrolysis and its production
JPH03240987A (en) Organic matter electrolyzing electrode and its production