DD153397A5 - ELECTRODE WITH AN ELECTROCATALYTIC COVER - Google Patents

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DD153397A5
DD153397A5 DD80224371A DD22437180A DD153397A5 DD 153397 A5 DD153397 A5 DD 153397A5 DD 80224371 A DD80224371 A DD 80224371A DD 22437180 A DD22437180 A DD 22437180A DD 153397 A5 DD153397 A5 DD 153397A5
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Henri B Beer
Jean M Hinden
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Abstract

An electrode for use in electrolytic processes comprises a substrate of film-forming metal such as titanium having a porous electrocatalytic coating comprising at least one platinum-group metal and/or oxide thereof possibly mixed with other metal oxides in an amount of at least about 2 g/m<2> of the platinum-group metal(s) per projected surface area of the substrate. Below the coating is a preformed barrier layer constituted by a surface oxide film grown up from the substrate. This preformed barrier layer has rhodium and/or iridium as metal or compound incorporated in the surface oxide film during formation thereof in an amount of up to 1 g/m<2> (as metal) per projected surface area of the substrate.

Description

1AO-54 0701AO-54070

Beschreibungdescription

Titel der ErfindungTitle of the invention

Elektrode mit einem elektrokatalytischen ÜberzugElectrode with an electrocatalytic coating

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft Elektroden für elektrolytisch= Prozesse, die als dimensionsstabile Elektroden bezeichnet werden können, aus einem Elektrodengrundkörper aus einem Ventilmetall, z.B. Titan, Tantal, Zirkonium, Niob, Wolfram, Aluminium oder deren Legierungen oder Ferrosilicium, d.h. die sich mit einem passivierenden Oxidfilm zu überziehen vermögen, einer Zwischenschicht und einen speziellen elektrokatalytisch wirksamen Überzug.The invention relates to electrodes for electrolytic processes, which can be termed dimensionally stable electrodes, from a base metal body of a valve metal, e.g. Titanium, tantalum, zirconium, niobium, tungsten, aluminum or their alloys or ferrosilicon, i. which can coat with a passivating oxide film, an intermediate layer and a special electrocatalytically active coating.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen C characteristic of the known technical solutions

Aus der GB-PS 855 107 und 869 865 sind Titanelektroden mit einem Überzug aus einem Platinmetall undFrom GB-PS 855 107 and 869 865 are titanium electrodes with a coating of a platinum metal and

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einer inerten Sperrschicht aus Titanoxid/bekannt, wobei die Sperrschicht vorzugsweise durch eine Wärmebehandlung gebildet oder verstärkt wird. Nach der GB-PS 925 080 wird die inerte Sperrschicht aus Titanoxid elektrolytisch oder durch Erwärmen der Titanunterlage in oxidierender Atmosphäre vor Aufbringung des Platinmetalls erzeugt. Die Vorbildung einer solchen Sperrschicht erfolgte nach der GB-PS 1 147 422 auch im Hinblick auf eine bessere Verankerung einer aktiven Schicht aus bzw. enthaltend Oxide von Platinmetallen.an inert barrier layer of titanium oxide / known, wherein the barrier layer is preferably formed or reinforced by a heat treatment. According to GB-PS 925 080, the inert barrier layer of titanium oxide is produced electrolytically or by heating the titanium substrate in an oxidizing atmosphere prior to the application of the platinum metal. The pre-formation of such a barrier layer was carried out according to GB-PS 1 147 422 also with regard to a better anchoring of an active layer or containing oxides of platinum metals.

Die Entwicklung von Überzügen auf der Basis von Mischkristallen oder festen Lösungen von miteinander abgeschiedenen Oxiden von Ventilmetallen und Metallen der Platingruppe (US-PS 3 632 498) führte. zu wirtschaftlich brauchbaren Elektroden, die die ChIoralkali-Industrie revolutionierten und eine weite Anwendung auch für andere Zwecke fanden. . Diese Elektroden ergaben eine hervorragende Leistung ohne der Notwendigkeit einer Bewehrung oder einer vorgebildeten inerten Sperr- oder Verankerungsschicht auf dem Elektrodengrundkörper. Heutzutage ist man allgemein der Ansicht, daß vorgeformte oder verstärkte inerte Sperrschichten unvorteilhaft im Hinblick auf die Leistungsfähigkeit der Elektroden sind. Rückschauend kann man nun sagen, daß die bisherigen Vorschläge für vorgeformte oder verstärkte inerte Sperrschichten anscheinend erfolglose Versuche waren, um Defekte zu vermeiden, die sich mit den vorhergehenden Beschichtungen und nicht so sehr mit dem Elektrodengrundkörper ergaben.The development of coatings based on mixed crystals or solid solutions of deposited oxides of valve metals and platinum group metals (US Pat. No. 3,632,498) has resulted. to economically viable electrodes that revolutionized the chloralkali industry and found wide application for other purposes as well. , These electrodes gave excellent performance without the need for a reinforcement or preformed inert barrier layer on the electrode base body. Today, it is generally believed that preformed or reinforced inert barrier layers are disadvantageous in terms of electrode performance. Looking back, it can now be said that the previous proposals for preformed or reinforced inert barrier layers were apparently unsuccessful attempts to avoid defects that arose with the previous coatings and not so much with the electrode base body.

Es wurden einige Versuche unternommen, um die inerten Sperrschichten zu verbessern, z.B. durch Aufbringung eines Überzugs aus Titanoxid aus einer vierwertige * in den Poren des ÜberzugsSome attempts have been made to improve the inert barriers, e.g. by applying a coating of titania from a tetravalent * in the pores of the coating

Titanionen enthaltenden Lösung; dies beeinträchtigte jedoch.die Leistungsfähigkeit der Elektroden.Titanium ion-containing solution; however, this affected the performance of the electrodes.

Andere Bemühungen gingen dahin, unterhalb der elektrokatalytischen Schicht nicht-passivierende Zwischenschichten vorzusehen, z.B. dotierte Zwischenschichten aus Zinndioxid; dünne Zwischenschichten aus einem oder mehreren Platinmetal3(en) wie einer Platiniridium-Legierung; Zwischenschichten aus Kobaltoxid oder Bleioxid oder dergleichen. Obwohl nach einigen Patenten eine Verbesserung dieser Elektroden bei bestimmten Anwendungen erwähnt wird, führte doch keiner dieser Vorschläge zu einer nennenswerten Verbesserung oder einer breitgestreuten großtechnischen Anwendung.Other efforts have been to provide non-passivating interlayers below the electrocatalytic layer, e.g. doped intermediate layers of tin dioxide; thin intermediate layers of one or more platinum metal (s) such as a platinum iridium alloy; Intermediate layers of cobalt oxide or lead oxide or the like. Although, according to some patents, an improvement of these electrodes is mentioned in certain applications, none of these proposals resulted in any appreciable improvement or widespread commercial application.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Aufgabe der Erfindung ist nun eine dimensionsstabile Elektrode aus einem Ventilmetall-Grundkörper mit einer porösen elektrokatalytischen Schicht, die eine großtechnische Anwendung, insbesondere als Anoden für die Chloralkali-Elektrolyse, für die Elektrometallurgie bei Chlorid- und sulfathaltigen Elektrolyten und der gleichen, aufgrund ihrer hohen Wirksamkeit und langen Arbeitsfähigkeit gestatten.The object of the invention is now a dimensionally stable electrode made of a valve metal base body with a porous electrocatalytic layer, which is a large-scale application, especially as anodes for chloralkali electrolysis, for electrometallurgy in chloride and sulfate-containing electrolytes and the like, due to their high efficiency and long working capacity.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Bei der erfindungsgemäßen Elektrode befindet sich auf dem Elektrodengrundkörper aus einem Ventilmetall eine poröse elektrokatalytisch wirksame Außenschicht enthaltend zumindest etwa 2 g/m^ zumindest eines Platimaetalls und/oder dessen Oxids - bezogen auf die projizierte Oberfläche des Grundkörpers -,In the electrode according to the invention is located on the electrode body of a valve metal, a porous electrocatalytically active outer layer containing at least about 2 g / m ^ at least one platinum metal and / or its oxide - based on the projected surface of the body -

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gegebenenfalls im Gemisch mit anderen Metalloxiden, wobei sich zwischen dem Grundkörper und dem elektrokatalytischen Überzug eine nicht-passivierende Zwischen- oder Sperrschicht befindet.optionally in admixture with other metal oxides, wherein there is a non-passivating intermediate or barrier layer between the base body and the electrocatalytic coating.

Die erfindungsgemäße Sperrschicht ist eine vorgebildete Oxidhaut, aufgewachsen auf dem Ventilmetall des Grundkörpers, enthaltend Rhodium und/oder Iridium innerhalb der Oxidhaut, welche während deren Bildung eingebracht werden, und zwar in einer Menge bis zu 1 g/m (berechnet als Metall, bezogen auf die projizierte Fläche des Grundkörpers).The barrier layer according to the invention is a preformed oxide skin, grown on the valve metal of the base body, containing rhodium and / or iridium within the oxide skin, which are introduced during their formation, in an amount up to 1 g / m (calculated as metal, based on the projected area of the main body).

Die Oxidhaut der Sperrschicht wird nicht-passivierend gemacht durch Einbringung von metallischem Rhodium und/oder Iridium oder in Form einer Verbindung, üblicherweise des Oxids oder einer teiloxidierten Verbindung. :The oxide skin of the barrier layer is made non-passivating by incorporation of metallic rhodium and / or iridium or in the form of a compound, usually the oxide or a partially oxidized compound. :

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Elektrode geschieht in der V/eise, daß zur Bildung der Zwischenschicht eine sehr verdünnte saure Lösung aufgetragen wird, z.B. enthaltend eine geringe Menge einer in der Wärme zersetzbaren Iridium- und/oder Rhodium-Verbindung, so daß bei gleichzeitiger Zersetzung und . Ausbildung der Oxidhaut des Ventilmetalls Iridium und/oder Rhodium in dem Metalloxid vollständig aufgenommen werden. Im allgemeinen enthält diese verdünnte Lösung etwa 1 bis 15 g/l Iridium und/oder Rhodium.The preparation of the electrode according to the invention is carried out in the manner that a very dilute acidic solution is applied to form the intermediate layer, e.g. containing a small amount of a heat-decomposable iridium and / or rhodium compound, so that with simultaneous decomposition and. Formation of the oxide skin of the valve metal iridium and / or rhodium are completely absorbed in the metal oxide. In general, this diluted solution contains about 1 to 15 g / l of iridium and / or rhodium.

Die Lösung enthält üblicherweise ein organisches Lösungsmittel wie Isopropylalkohol und eine Säure wie Chlorwasserstoff, Bromwasserstoff oder Jodwasserstoff oder da anderes Mittel z.B. Natriumfluorid, welches das Ventilmetall anzugreifen ver-The solution usually contains an organic solvent such as isopropyl alcohol and an acid such as hydrogen chloride, hydrogen bromide or hydrogen iodide, or as another means, for example, sodium fluoride, which attacks the valve metal comparable

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mag und die Bildung dessen Oxids während der nachfolgenden Wärmebehandlung ermöglicht. Weiters enthält die Lösung ein oder mehrere in der Wärme zersetzlicte Salze von Iridium und/oder Rhodium. Im allgemeinen ist die Lösung zumindest 5 mal verdünnter, vorzugsweise etwa zumindest 10mal verdünnte Tx hinsichtlich des Edelmetallgehalts als die Lösung, die zur Herstellung der porösen elektrokatalytischen Schicht angewandt wird, d.h., daß die Menge an Iridium und/oder Rhodium auf z.B. 1/5 oder 1/10 oder auch nur 1/100 der Menge herabgesetzt wird, die dem Platinmetall in der Lösung entspricht, welche bei etwa gleicher Menge an Lösungsmittel und Säure zur Bildung der äußeren Schicht angewandt wird.and allows the formation of its oxide during the subsequent heat treatment. Furthermore, the solution contains one or more heat-decomposed salts of iridium and / or rhodium. In general, the solution is at least 5 times more dilute, preferably at least about 10 times, diluted T x in terms of noble metal content than the solution used to make the porous electrocatalytic layer, ie, the amount of iridium and / or rhodium is, for example, 1/5 or 1/10, or even 1/100, of the amount corresponding to the platinum metal in the solution applied with approximately the same amount of solvent and acid to form the outer layer.

Die Wirkung der Säure oder des anderen Mittels, welches das Ventilmetall anzugreifen vermag und die Ausbildung dessen Oxidhaut begünstigt, ist bei .der folgenden Wärmebehandlung von großer Bedeutung, Ohne einem solchen Mittel, welches diesen Effekt hervorruft, würde die Bildung der Oxidhaut des Ventilmetall wesentlich behindert, wenn nicht sogar verhindert f werden.The action of the acid or other agent capable of attacking the valve metal and promoting the formation of its oxide skin is of great importance in the subsequent heat treatment. Without such an agent causing this effect, the formation of the oxide skin of the valve metal would be substantially hindered if not prevented f be.

Es wurde beobachtet, daß bei Auftragen eines gegebenen Gemischs von Lösungsmittel und Säure auf das Ventilmetall des Elektrodengrundkörpers, der vorher in üblicher Weise gereinigt und geätzt worden ist, und anschließendem Abdampfen des Lösungsmittels durch Erwärmen eine gegebene Menge an Ventilmetalloxid gebildet wird; dies läßt sich einige Male wiederholen - üblicherweise 4 oder 5 Mal -.in-demIt has been observed that when a given mixture of solvent and acid is applied to the valve metal of the electrode base previously cleaned and etched in a conventional manner and then solvent evaporated by heating, a given amount of valve metal oxide is formed; this can be repeated a few times - usually 4 or 5 times in one

z -z ' z -z '

4 cm^ HCl in 60 cnr Isopropylalkohol auf Titan des Grundkörpers aufgetragen und dann 10 min auf 5000C erwärmt wird, bevor die Ventilmetalloxid-Haut so4 cm ^ HCl in 60 cnr isopropyl alcohol is applied to titanium of the main body and then heated to 500 0 C for 10 min, before the Ventilmetalloxid skin so

stark angewachsen ist, daß weitere Behandlungen nicht mehr zum Erfolg führen. Die erste Lage der ganzen Oxidhaut ist relativ porös. Dadurch kann bei dem folgenden Aufbringen der Lösung diese während der Trockenstufe in die erste Lage eindringen, wodurch die Säure das darunter befindliche unbedeckte Ventilmetall anzugreifen vermag. Ventilmetall-Ionen werden auf diese Weise aus dem Grundkörper für die Oxidbildung während des nachfolgenden Erwärmens zur Verfügung gestellt. Dieses Oxid wird nun teilweise innerhalb der Poren der ersten Lage gebildet. Dadurch sinkt die Porosität der Oxidhaut mit jeder neuerlichen Lage.bis kein Ventilmetall mehr aus dem Elektrodengrundkörper für die Umwandlung in das Oxid zur Verfügung steht. Auf diese Weise läßt sich eine extrem stabile, relativ kompakte und undurchlässige Haut aus Ventilmetalloxid herstellen durch Aufbringen einer begrenzten Anzahl von Lagen mit Hilfe der sauren Lösung mit anschließendem Trocknen und Erwärmen.has grown so much that further treatments do not lead to success. The first layer of the whole oxide skin is relatively porous. As a result, during the subsequent application of the solution, it can penetrate into the first layer during the drying stage, as a result of which the acid is able to attack the uncovered valve metal underneath. Valve metal ions are thus provided from the body for oxide formation during subsequent heating. This oxide is now partially formed within the pores of the first layer. As a result, the porosity of the oxide skin decreases with each renewed Lage.bis no more valve metal from the electrode body for conversion into the oxide is available. In this way, an extremely stable, relatively compact and impermeable skin of valve metal oxide can be prepared by applying a limited number of layers with the aid of the acidic solution, followed by drying and heating.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Zwischenschicht enthält jede Lage eine so geringe Menge an Iridium-und/oder Rhodiumverbindung, so daß der Katalysator, der durch thermische Zersetzung ge- . bildet wird, völlig eingebaut wird in die Oxidhaut des Ventilmetalls. Jede aufgebrachte Lösung enthält höchstens etwa 0,2 g/m Iridium xmdjbder Rhodium ,bezogen auf die projizierte Fläche des Elektrodengrundkörpers, üblicherweise jedoch wesentlich weniger. Darüberhinaus wird die Aufbringung weiterer Lagen der verdünnten Lösung nach der Anzahl von Lagen abgebrochen, nach der die Oxidhaut nicht mehr zunimmt oder die Oxidbildung verhindert ist. So läßt sich die optimale MengeIn the preparation of the intermediate layer according to the invention, each layer contains such a small amount of iridium and / or rhodium compound, so that the catalyst obtained by thermal decomposition. is fully incorporated into the oxide skin of the valve metal. Each applied solution contains at most about 0.2 g / m of iridium xmdjb of rhodium, based on the projected area of the electrode body, but usually much less. Moreover, the application of further layers of the dilute solution is discontinued after the number of layers after which the oxide skin no longer increases or the oxide formation is prevented. This is how to set the optimal amount

an elektrokatalytisch wirksamem Mittel in der verdünnten Lösung und die optimale Anzahl der Lagen für die Ausbildung einer zufriedenstellenden kompakten undurchlässigen Zwischenschicht für Jede speziellen Elektrodengrundkörper,/Verhältnis von Lösungsmittel zu Säure und die Art des elektrokatalytischen Materials leicht bestimmen. In vielen Fällen wird man 2 bis 10 Lagen mit der verdünnten Lösung auftragen. Nach jedem Auftrag wird getrocknet und etwa 5 bis 15 min auf etwa 400 bis 6000C erhitzt. Nach dem letzten Auftrag kann man längere Zeit erhitzen, beispielsweise einige Stunden oder Tage auf 450 bis 600°C an der Luft oder in reduzierender Atmosphäre, z.B. Ammoniak/Wasserstoff.of electrocatalytic agent in the dilute solution and the optimum number of layers for forming a satisfactory compact impermeable interlayer for each particular electrode body, / ratio of solvent to acid, and the type of electrocatalytic material. In many cases you will apply 2 to 10 layers with the diluted solution. After each application, it is dried and heated to about 400 to 600 ° C. for about 5 to 15 minutes. After the last application, it is possible to heat for a long time, for example a few hours or days to 450 to 600 ° C in air or in a reducing atmosphere, for example ammonia / hydrogen.

Die Betrachtung der auf diese Weise hergestellten Zwischenschicht auf einem geätzten oder nicht geätzten Elektrodengrundkörper aus Titan mit unbewaffnetem Auge oder unter dem Mikroskop zeigt im allgemeinen das gleiche Aussehen wie Titanoxidschichten, die auf gleiche Weise jedoch ohne Einbringung von elektroMsalytisch wirksamem Iridium und/oder Rhodium hergestellt worden sind, nämlich ein helles Blau, Gelb und/oder Rot als Interferenzfarbe der Haut.Examination of the thus prepared intermediate layer on an unetched or un-etched or unetched titanium electrode base body generally exhibits the same appearance as titanium oxide layers, but prepared in the same manner without introduction of electrochemically active iridium and / or rhodium are, namely a bright blue, yellow and / or red as the interference color of the skin.

Die verdünnte saure Lösung zur erfindungsgemäßen Herstellung der Zwischen__schicht enthält vorzugsweise nur eine in der Wärme zersetzbare Iridium- und/oder Rhodiumverbindung, da ja das für die Oxidhaut benötigte Ventilmetall vom Elektrodengrundkörper zur Verfügung gestellt wird. Jedoch kann die verdünnte Lösung auch geringe Anteile anderer Stoffe enthalten wie andere Platinmetalle (Ruthenium, Palladium, Platin, Osmium. insbesondersThe dilute acidic solution for producing the intermediate layer according to the invention preferably contains only one heat-decomposable iridium and / or rhodium compound, since the valve metal required for the oxide skin is provided by the electrode base body. However, the diluted solution may also contain small amounts of other substances than other platinum metals (ruthenium, palladium, platinum, osmium, in particular

* für jedes* for each

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Ruthenium), Gold, Silber, Zinn, Chrom, Kobalt, Antimon, Molybdän, Eisen, Nickel, Mangan, Wolfram, Vanadium, Titan, Tantal, Zirkonium, Niob, Wismut, Lanthan, Tellur, Phosphor, Bor, Beryllium, Natrium, Lithium, Calcium, Strontium, Blei und Kupfer, deren Verbindungen sowie deren Gemische. Wird irgendeine geringe Menge einer Ventilmetall-Verbindung angewandt, so soll es ©in anderes Metall als das des Elektrodengrundkörpers sein, um zur Dotierung der Oxidhaut beizutragen. Hervorragende Ergebnisse erhält man mit Iridium/Ruthenium-Verbindungen in einem Gewichtsverhältnis von Iridium : Ruthenium von etwa 2 : 1. Enthält die Lösung derartige Zusätze, so müssen sie natürlich in verträglichen Mengen mit der geringen Menge der hauptsächlichen elektrokatalytisch wirksamen Komponente, nämlich Iridium und/oder Rhodium^ vorhanden sein, so daß im wesentlichen das gesamte elektrokatalytisch wirksame Metall und die Zusätze in die Oxidhaut eingebaut werden können. In jedem Fall soll die Gesamtmenge Iridium und/oder Rhodium und deranderen Metalle <1 g/m , vorzugsweise < 0,5 g/m f betragen und das zusätzliche Metall soll in geringerer Menge vorhanden sein als Rhodium und/oder Iridium. Die Iridium- und/oder Rhodiumverbindungen und die Verbindungen des anderen Metalls sollen sich in der Hitze zu den Metallen bzw. deren Oxide zersetzen, jedoch ist in keinem Fall eine vollständige Zersetzung erforderlich. So hat z.B. eine Zwischenschicht mit teilweise unzersetztem Iridiumchlorid bis hinauf zu etwa 5 Gew.-% des ursprünglichen Chlorgehalts ausgezeichnete Eigenschaften. Zwischenschichten mit nur 0,1 bis 0,3 g/m (als Metall gerechnet) Iridium- und/oder Rhodiumoxid und/oder -chlorid ergeben hervorragende Resultate. Versuche zeigten, daß eine Zwischenschicht enthaltend 0,5Ruthenium), gold, silver, tin, chromium, cobalt, antimony, molybdenum, iron, nickel, manganese, tungsten, vanadium, titanium, tantalum, zirconium, niobium, bismuth, lanthanum, tellurium, phosphorus, boron, beryllium, sodium, lithium , Calcium, strontium, lead and copper, their compounds and their mixtures. If any small amount of a valve metal compound is used, it should be © in a metal other than that of the electrode base body to contribute to the doping of the oxide skin. Excellent results are obtained with iridium / ruthenium compounds in a weight ratio of iridium: ruthenium of about 2: 1. If the solution contains such additives, they must of course be present in compatible amounts with the small amount of the main electrocatalytically active component, iridium and / or or rhodium, so that substantially all of the electrocatalytically active metal and the additives can be incorporated into the oxide skin. In any case, the total amount of iridium and / or rhodium and the other metals should be <1 g / m, preferably <0.5 g / m f and the additional metal should be present in lesser amount than rhodium and / or iridium. The iridium and / or rhodium compounds and the compounds of the other metal are expected to decompose in the heat to the metals or their oxides, but in no case complete decomposition is required. For example, an intermediate layer of partially undecomposed iridium chloride has excellent properties up to about 5% by weight of the original chlorine content. Intermediate layers with only 0.1 to 0.3 g / m (calculated as metal) Iridium and / or rhodium oxide and / or chloride give excellent results. Experiments showed that an intermediate layer containing 0.5

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bis 0,6 g/m (als Metall) Iridium optimale Wirkung hinsichtlich Verlängerung der Arbeitsfähigkeit der erfindungsgemäßen Elektroden erbringt. Eine Erhöhung des Iridiumgehalts über diese Werte führt im allgemeinen zu keiner weiteren Verlängerung der Arbeitsfähigkeit.to 0.6 g / m (as metal) iridium gives optimum effect in terms of extending the working capacity of the electrodes according to the invention. An increase in the iridium content above these levels generally does not result in any further extension of working capacity.

Wird ein Elektrodengrundkörper aus Titan angewandt, so liegt in der Oxidhaut Titandioxid in der Hauptsache in der Rutilmodifikation vor. Möglicherweise wird die Bildung des Rutils z.B. bei etwa 400 bis 5000G durch das mit der verdünnten Lösung aufgebrachte Rhodium und/oder Iridium katalysiert.If an electrode base body made of titanium is used, titanium dioxide is mainly present in the oxide skin in the rutile modification. Possibly, the formation of the rutile, for example, at about 400 to 500 0 G is catalyzed by the applied with the dilute solution of rhodium and / or iridium.

Die so aufgebrachte Zwischenschicht ist undurchlässig für Elektrolyt und entwickelten Sauerstoff. Die poröse,äußere elektrokatalytisch wirksame Schicht wird dann in üblicher Weise aufgebracht, z.B. auf die Zwischenschicht in einer Vielzahl von Teilschichten mit Hilfe einer relativ konzentrierten Lösung, enthaltend eine in der Wärme zersetzbare Verbindung eines Platinmetalls { und erhitzen. Jede Außenschicht kann zumindest 0,4 g/m Platinmetall, bezogen auf die pröjizierte Fläche des Grundkörpers; enthalten. Die Beschichtung wird wiederholt, bis ein Auftrag von zumindest etwa 2 g/m Platinmetalloxid(e) abgeschieden ist. Die Auswahl der Verbindungen für die elektrokatalytische Schicht erfolgt im Hinblick auf die Bildung eines Überzugs, der in der Hauptsache aus einer festen Lösung von zumindest einem Ventilmetalloxid und zumindest einem Platinmetalloxid besteht (US-PS 3 632 498). Bevorzugt ist die Schicht eine feste Lösung der Oxide von Ruthenium und Titan in einem Atomverhältnis von 1 : 1 bis 1 s 4. In diesemThe intermediate layer thus applied is impermeable to electrolyte and developed oxygen. The porous, outer electrocatalytically active layer is then applied in a conventional manner, for example to the intermediate layer in a plurality of sub-layers by means of a relatively concentrated solution containing a heat-decomposable compound of a platinum metal { and heat. Each outer layer can be at least 0.4 g / m platinum metal, based on the projected area of the base body ; contain. The coating is repeated until an application of at least about 2 gm of platinum metal oxide (s) is deposited. The selection of the compounds for the electrocatalytic layer is performed with regard to forming a coating, which mainly consists of a solid solution of at least one valve metal and at least one platinum group (U.S. Patent No. 3,632,498). Preferably, the layer is a solid solution of the oxides of ruthenium and titanium in an atomic ratio of 1: 1 to 1 s 4. In this

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Fall besteht die elektrokatalytische Schicht aus mehreren Teilschichten mit einem Aussehen, welches Mikrorisse erkennen läßt,und recht porös ist. Diese elektrokatalytische Schicht in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Zwischenschicht führt zu einer wesentlichen Leistungssteigerung der Elektrode bei dem genormten Schnelltest unter Sauerstoffentwicklung. Unter Bedingungen der üblichen großindustriellen Elektrolyse zur Gewinnung von Chlor wird dann die erfindungsgemäße Elektrode eine wesentlich längere Lebensdauer zeigen, da es bekannt ist, daß ein Grund für das Versagen dieser Elektroden nach längerer Anwendung bei der Chloralkali-Elektrolyse als Anode der Sauerstoffangriff auf den Elektrodengrundkörper darstellt. Andererseits ist es aber auch möglich, die gleiche Lebensdauer mit einer wesentlich geringeren Schichtstärke des elektrokatalytischen Überzugs zu erreichen, womit Beschicntungsmaterial eingespart und Arbeit und Energie für die Herstellung der Schicht in geringerem Maße aufgewendet werden müssen.In this case, the electrocatalytic layer consists of several sublayers with an appearance which reveals microcracks and is quite porous. This electrocatalytic layer in conjunction with the intermediate layer according to the invention leads to a significant increase in the performance of the electrode in the standardized rapid test with evolution of oxygen. Under conditions of conventional large scale industrial electrolysis to recover chlorine, the electrode of the present invention will then exhibit a much longer life because it is known that one cause of failure of these electrodes after prolonged use in chloralkali electrolysis as the anode is the oxygen attack on the electrode body , On the other hand, it is also possible to achieve the same life with a much lower layer thickness of the electrocatalytic coating, which saves Beschikntungsmaterial and labor and energy for the production of the layer must be used to a lesser extent.

Die so gebildete elektrokatalytisch wirksame Schicht aus einem oder mehreren Platinmetall(en}, z.B. einer Platin/Iridium-Legierung/ eignet sich für die Chloratherstellung und in begrenztem Ausmaß in Diaphragma-οder Membranzellen für die Chlorgewinnung. Bei üblichen Bit Platin und Iridium beschichteten Elektroden müssen die Schichten zur Vermeidung der mit der Passivierung zusammenhängenden Probleme relativ dick sein, d.h. zumindest etwa 5 g/m . Elektroden nach der Erfindung mit der verbesserten Zwischenschicht erlauben dünnerere und poröserere elektrokatalytisch wirksame Schichten auf der Basis von Platinmetallen, ohne daß es durch OxidationThe thus formed electrocatalytically active layer of one or more platinum metal (s), such as a platinum / iridium alloy / is suitable for chlorate production and to a limited extent in diaphragm or the membrane cells for the chlorine extraction in conventional bit platinum and iridium coated electrodes the layers are relatively thick, ie at least about 5 g / m, to avoid the problems associated with passivation Electrodes according to the invention having the improved interlayer allow thinner and more porous electrocatalytically active layers based on platinum metals without oxidation

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des Grundkörpers zu Problemen kommt, oder daß Nachteile auftreten, die mit einer Passivierung der Sperrschicht aus Titanoxid bisher zu erwarten waren.the body comes to problems, or that disadvantages occur that were previously expected with a passivation of the barrier layer of titanium oxide.

Es ist auch möglich, die elektrokatalytisch wirksame Schicht durch Plasmaspritzen einer festen Lösung des Ventilmetalloxids und des Platinmetalloxids herzustellen. Beispielsweise kann nach US-PS 3 677 975 ein Pulver aus fester Lösung durch Flammspritzen hergestellt werden, worauf dieses Pulver dann durch Plasmaspritzen auf den Elektrodengrundkörper aufgetragen wird. Es ist aber auch möglich, durch Plasmaspritzen zumindest ein Ventilmetalloxid auf die vorgeformte Zwischenschicht aufzutragen und anschließend das oder die Platinmetal3/b\ und/oder deren Oxide in diesen durch Plasmaspritzen erhaltenen Überzug als Ventilinetalloxid einzubringen (US-PS 4 140 813). Auch in diesen Fällen verbessert die erfindungsgemäße verbesserte Zwischenschicht die Lebensdauer der Elektrode und ermöglicht eine Herabsetzung des Edelmetallgehalts der elektrokatalytischen Schicht.It is also possible to prepare the electrocatalytically active layer by plasma spraying a solid solution of the valve metal oxide and the platinum metal oxide. For example, according to US Pat. No. 3,677,975, a powder of solid solution can be prepared by flame spraying, whereupon this powder is then applied to the electrode base body by plasma spraying. However, it is also possible, by plasma spraying, to apply at least one valve metal oxide to the preformed intermediate layer and then to introduce the platinum metal (s) and / or their oxides into this coating obtained by plasma spraying as valve iron oxide (US Pat. No. 4,140,813). Even in these cases, the improved interlayer according to the invention improves the lifetime of the electrode and enables a reduction in the noble metal content of the electrocatalytic layer.

Bei einer bevorzugten Methode zur Massenproduktion von Elektroden wird eine Reihe von Elektrodengrundkörpern miteinander einer Reihe von Vorbehandlungen unterworfen einschließlich Abätzen und Aufbau der Zwischenschicht durch Tauchen der Grundkörper in die entsprechende verdünnte Lösung und Erwärmen der Grundkörper, woraufhin die elektrokatalytisch wirksamen Überzüge in einem auf die verschiedenen Elektroden aufgetragen v/erden können. Dadurch vermeidet man die Nachteile bei der Elektrodenherstellung in der Großindustrie, die sich aus einem "Flaschenhals"In a preferred method of mass producing electrodes, a series of electrode bases are subjected to a series of pretreatments including etching and build-up of the intermediate layer by immersing the bases in the appropriate dilute solution and heating the bases, whereupon the electrocatalytically active coatings are applied to the various electrodes can be applied. This avoids the disadvantages in the production of electrodes in large-scale industry, which result from a "bottleneck"

zwischen dem Ätzbad und der Beschichtungsstraße ergeben könnte. Bei der üblichen Massenproduktion wird eine Reihe von Grundkörpern vorbehandelt durch Sandstrahlen, anschließend Ätzen, Abspülen und Trocknen, woraufhin diese Grundkörper dann einzeln in einer Produktionsstraße für das Beschichten und Brennen weiter verarbeitet werden. Dabei war es jedoch notwendig, das Ätzen mit dem Beschichten und Brennen zu synchronisieren, da die abgeätzten Grundkörper nicht längere Zeit (mehr als etwa 2 Tage ) ohne nachteiligen Einfluß auf die Leistungsfähigkeit der Elektrodeaufgrund Oxidation des Grundkörpers an der Luft vor der Beschichtung belassen werden können. Insbesonders gilt dies, wenn sich Staub oder Schmutz in der dünnen Oxidhaut festsetzen. Die Vorbeschichtung einer Reihe von Grundkörpern unmittelbar nach dem Ätzen mit einer verbesserten Zwischenschicht nach der Erfindung vermeidet diesen Flaschenhals im Produktionsablauf und die so behandelten Grundkörper können ohne Risiko einer weiteren Oxidation gelagert werden. Sich eventuell auf der Zwischenschicht absetzender Staub oder Schmutz läßt sich vor dem Beschichten mit der elektrokatalytisch wirksamen Masse leicht abblasen, da er nicht an der Oxidhaut haftet oder darin verankert ist.between the etching bath and the coating line. In conventional mass production, a series of bases is pretreated by sandblasting, then etching, rinsing and drying, whereupon these bases are then further processed individually in a production line for coating and firing. However, it was necessary to synchronize the etching with the coating and firing because the etched body can not be left in the air for a long time (more than about 2 days) without adverse influence on the performance of the electrode due to oxidation of the body before coating , This is especially true when dust or dirt settle in the thin oxide skin. The precoating of a series of basic bodies immediately after the etching with an improved intermediate layer according to the invention avoids this bottleneck in the production process and the base bodies treated in this way can be stored without the risk of further oxidation. Any dust or dirt settling on the intermediate layer can easily be blown off before being coated with the electrocatalytically active compound, since it does not adhere to the oxide layer or is anchored therein.

Darüberhinaus eignet sich die Tauchbeschichtung für eine Reihe von Grundkörpern nach der Erfindung, was für übliche Beschichtungsverfahren nicht der Fall ist, bei denen aufeinander jeweils verschiedene Teilschichten bestimmter Dicke aufgetragen werden müssen, wobei ja diese Teilschichten aus Oxid außerordentlich dünn sind.In addition, the dip coating is suitable for a number of basic bodies according to the invention, which is not the case for conventional coating methods in which each different sub-layers of certain thickness must be applied, yes, these sub-layers of oxide are extremely thin.

Der Elektrodengrundkörper kann aus einem beliebigen Ventilmetall bestehen, wobei Titan aus Kostengründen bevorzugt wird. Der Elektrodengrundkörper kann in Form eines Stabes, eines Rohres, eines Stieckmetails oder dergleichen aus Titan oder einem anderen Ventilmetall aufgebaut sein. Man kann auch einen elektrisch leitenden Kern mit Titan oder einem anderen Ventilmetall überziehen. Für die meisten Anwendungsgebiete wird der Grundkörper zuerst geätzt, um die Oberfläche aufzurauhen und eine Verankerungsmöglichkeit für die dann aufzubringenden Schichten zu ergeben. Man kann aber auch poröses,gesintertes oder plasmagespritztes Titan in gleicher Weise mit den verdünnten Lösungen behandeln, jedoch bevorzugt man, daß der Elektrodengrundkörper nicht porös ist und das Titan nur oberflächlich Rauheit besitzt.The electrode base body may consist of any valve metal, with titanium being preferred for reasons of cost. The electrode base body can be constructed in the form of a rod, a pipe, a triangular metal or the like of titanium or another valve metal. It is also possible to cover an electrically conductive core with titanium or another valve metal. For most applications, the base is first etched to roughen the surface and provide anchoring for the layers to be applied. However, it is also possible to treat porous, sintered or plasma-sprayed titanium in the same way with the dilute solutions, but it is preferred that the electrode base body is not porous and that the surface of the titanium is only superficially roughened.

Die erfindungsgemäßen Elektroden eignen sich besonders gut als Anoden für die Chloralkali-Elektrolyse;: sie zeigen auch überragende Eigenschaften bei der Elektrometallurgie, wenn mit einem Elektrolyten enthaltend Chlorid und Sulfat gearbeitet wird und es zu einer Chlor- und Sauerstoffentwicklung kommt.The electrodes according to the invention are particularly suitable as anodes for the chloralkali electrolysis; They also exhibit superior properties in the electrowinning when chloride and sulfate is carried out with an electrolyte containing, and there is a chlorine and oxygen evolution.

Ausführungsbeispieleembodiments

Die Erfindung wird anhand folgender Beispiele weiter erläutert.The invention will be further illustrated by the following examples.

Beispiel 1example 1

Ein Titanblech 75 · 20 mm wurde entfettet, mit Wasser abgespült, getrocknet und 0,5 h mit Oxalsäure geätzt. Es wurde eine Lösung hergestellt aus 6 cnr n-Propanol, 0,4 cm^ konzentrierter SalzsäureA titanium sheet 75 x 20 mm was degreased, rinsed with water, dried and etched for 0.5 h with oxalic acid. A solution was prepared from 6 c-n-propanol, 0.4 cc of concentrated hydrochloric acid

und 0,1 g Iridium-und/oder Rhodiumchlorid und diese Lösung auf beide Seiten des Blechs aufgebürstet, und zwar in vier dünnen Schichten. Es wurden die Bleche erwärmt zum Verdampfen des Lösungsmittels und schließlich an der Luft bei 5000C 10 min gehalten für die ersten drei Beschichtungen und 30 min nach der letzten Beschichtung. Auf diese Weise erhielt man eine Zwischenschicht enthaltend etwa 0,2 bis 0,3 g/m Iridium und/oder Rhodium (berechnet als Metall) abhängig von der für jede Zwischenschicht aufgetragenen Lösungsmenge, die sich aus der Gewichtszunahme ergab.and 0.1 g iridium and / or rhodium chloride and brushing this solution on both sides of the sheet, in four thin layers. The sheets were heated to evaporate the solvent and finally held in air at 500 ° C. for 10 minutes for the first three coats and 30 minutes after the last coat. In this way, an intermediate layer containing about 0.2 to 0.3 g / m of iridium and / or rhodium (calculated as metal) was obtained, depending on the amount of solution applied to each intermediate layer, which resulted from the increase in weight.

Nun wurde mit Hilfe einer Lösung, enthaltend 6 cnr n-Propanol, 0,4 cnr konzentrierte Salzsäure, 3 cnr Butyltitanat und 1 g RuCl^)eine feste Lösung der Oxide von Titan und Ruthenium durch Erhitzen an der Luft bei 4000C während 5 min gebildet, wobei in dieser Schicht das Atomverhältnis Titan : Ruthenium etwa 2 : 1 betrug (zu beachten ist, daß diese Lösung etwa 10 mal konzentrierter war an Edelmetall im Lösungsmittel als die verdünnte Lösung, die zur Herstellung der Zwischenschicht diente); diese Beschichtung wurde wiederholtjbis die katalytisch wirksame Schicht eine Stärke von etwaNow a solution containing 6 cnr n-propanol, 0.4 cnr concentrated hydrochloric acid, 3 cnr butyl titanate and 1 g RuCl ^) was determined using a solid solution of oxides of titanium and ruthenium by heating in air at 400 0 C for 5 In this layer, the atomic ratio of titanium: ruthenium was about 2: 1 (note that this solution was about 10 times more concentrated on noble metal in the solvent than the dilute solution used to make the intermediate layer); This coating was repeated until the catalytically active layer had a thickness of about

ρ ρρ ρ

10 g/m hatte, d.h. etwa 4 g/m Ruthenium enthielt.10 g / m, i. about 4 g / m ruthenium.

Die so hergestellten Elektroden und ähnliche Elektroden (a) mit einer Zwischenschicht aus TiOp ~ hergestellt in gleicher Weise jedoch mit einer Lösung, die nur aus 6 cnr n-Propanol und 0,4 cnr konzentrierter Salzsäure enthielt - bzw. mit Elektroden (b) ohne Zwischenschicht wurden elektrochemischen Vergleichsversuchen unterzogen. Es ergab sich, daß die erfindungsgemäße ElektrodeThe electrodes produced in this way and similar electrodes (a) with an intermediate layer of TiO.sub.p produced in the same way, however, with a solution which contained only 6% n-propanol and 0.4 c / l of concentrated hydrochloric acid or with electrodes (b) without Interlayer were subjected to comparative electrochemical tests. It was found that the electrode according to the invention

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eine wesentlich höhere Lebensdauer im Schnelltesta much longer lifetime in the quick test

naxte. als Anode, an der sich Sauerstoff entwickelte/ In der Chloralkali-Elektrolyse sollte die Lebensdauernaxte. As an anode, at which oxygen evolved / In the chloralkali electrolysis, the life should

von der ein Vielfaches betragen/der/Vergleichsanode (a) und wesentlich langer sein als die/vergleichsanode (b).of which multiples are / the / comparison anode (a) and much longer than the / comparative anode (b).

Beispiel 2Example 2

Entsprechend Beispiel 1 wurde ein Titanblech entfettet, mit Wasser abgespült, getrocknet, geätzt und mit einer Lösung enthaltend Iridium- und Rutheniumchloride in einem Gewichtsverhältnis von 2 : 1 behandelt, und zwar 4 mal, so daß die Titandioxidhaut etwa 0,2 g/m Iridium und 0,1 g/m Ruthenium, jeweils auf Metall berechnet, enthielt. Nach jedem Schichtauftrag wurde 10 min bei 40O0C gebrannt und auf die so erhaltene Zwischenschicht die elektrokatalytisch wirksame Schicht aus TH^ und RuOp entsprechend Beispiel 1 aufgetragen und die gleichen Vergleichsversuche durchgeführt. Die mit diesen Elektroden erhaltenen Ergebnisse entsprachen denen nach Beispiel 1.According to Example 1, a titanium sheet was degreased, rinsed with water, dried, etched and treated with a solution containing iridium and ruthenium chlorides in a weight ratio of 2: 1, 4 times, so that the titania skin was about 0.2 g / m iridium and 0.1 g / m ruthenium, each calculated on metal. After each layer application was baked at 40O 0 C for 10 min and applied to the resulting intermediate layer, the electrocatalytically active layer of TH ^ and RuOp according to Example 1 and carried out the same comparative experiments. The results obtained with these electrodes corresponded to those according to Example 1.

Beispiel 3Example 3

Nach Beispiel 1 wurden Titanbleche entfettet, mit Wasser abgespült, getrocknet und geätzt und dann mit einer Iridiumchlorid-Lösung ähnlich der des Beispiels 1 behandelt. Die Lösung wurde 4 mal aufgebracht und jedes Mal Lösungsmittel verdampft und 7 min bei 4800C gebrannt. Die Iridiumkonzentration in der Zwischenschicht wurde zwischen Q3, 0,6 und 0,8 g/m Iridium variiert.According to Example 1 titanium sheets were degreased, rinsed with water, dried and etched and then treated with an iridium chloride solution similar to that of Example 1. The solution was applied 4 times and solvent evaporated each time and fired at 480 ° C. for 7 minutes. The iridium concentration in the intermediate layer was varied between Q3, 0.6 and 0.8 g / m iridium.

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Entsprechend Beispiel 1 wurde eine katalytisch wirksame Schicht aus Titandioxid und Rutheniumdioxid aufgebracht, jedoch in diesem Fall in einer Schichtstärke entsprechend 20 g/m oder 8 g/m Ruthenium. Diese Elektroden wurden dem Schnelltest bei Sauerstoff entwicklung unterworfen. Die maximale Lebensdauer ergab die Elektrode mit einer Zwischenschicht enthaltend 0,6 g/m Iridium; dies entspricht einer Erhöhung der Lebensdauer einer ähnlichen Elektrode ohne Zwischenschicht bzw. mit einer Zwischenschicht aus nur Titandioxid um einen Faktor von 10,3. In einem weiteren Vergleich wurde eine ähnlich beschichtete Elektrode ohne Zwischenschicht untersucht, jedoch enthielt die/Schicht 0,6 g Iridium dispergiert darin, womit man nur eine sehr mäßige Erhöhung der Lebensdauer erreichte.According to Example 1, a catalytically active layer of titanium dioxide and ruthenium dioxide was applied, but in this case in a layer thickness corresponding to 20 g / m or 8 g / m ruthenium. These electrodes were subjected to the rapid test in oxygen evolution. The maximum life resulted in the electrode with an intermediate layer containing 0.6 g / m iridium; this corresponds to an increase in the life of a similar electrode without an intermediate layer or with an intermediate layer of titanium dioxide only by a factor of 10.3. In a further comparison, a similarly coated electrode with no interlayer was investigated, but the layer contained 0.6 g of iridium dispersed therein, thus achieving only a very moderate increase in the lifetime.

Beispiel 4Example 4

Es wurden Elektroden in Abwandlung des Beispiels 1 hergestellt, jedoch verdünnte Lösungen von Chloriden verschiedener Platinmetalle einschließlich Palladium, Platin und Ruthenium allein sowie Rhodium und Iridium für die Herstellung der Zwischenschicht angewandt; diese Elektroden wurden hinsichtlich der Lebensdauer bei Sauerstoffentwicklung an der Anode untersucht. Nur Elektroden mit einer Zwischenschicht enthaltend Rhodium und/oder Iridium zeigten in diesen Untersuchungen einen merklichen Anstieg der Lebenszeit. Kombinationen von Rhodium und/oder Iridium mit geringen Anteilen anderer Platinmetalle oder deren Verbindungen, insbesondere von Ruthenium und Palladium, ergaben ebenfalls beträchtliche Verbesserungen.Electrodes were made as in Example 1 except that dilute solutions of chlorides of various platinum metals including palladium, platinum and ruthenium alone and rhodium and iridium were used to make the intermediate layer; these electrodes were tested for oxygen evolution life at the anode. Only electrodes with an intermediate layer containing rhodium and / or iridium showed a marked increase in the lifetime in these investigations. Combinations of rhodium and / or iridium with minor amounts of other platinum metals or their compounds, particularly ruthenium and palladium, also provided significant improvements.

; /17; / 17

Beispiel 5Example 5

Nach Beispiel 1 wurden Titanbleche mit ZwischenschickenAccording to Example 1, titanium sheets with Zwischenschicken

ten von etwa 0,2 g/m Iridium und/oder Rhodium versehen, worauf dann eine Lösung enthaltend 0,5 g Iridiumchlorid und 1 g Platinchlorid in 10 cnr Isopropylalkohol und 10 cnr Linalool/und dann auf 3500C erhitzt wurde. Etwa 30 s wurde dann ein Gemisch von Ammoniak und Wasserstoff darübergeleitet, wodurch man eine Schicht enthaltend 70 % Platin und 30 % Iridium erhielt. Das Ganze wurde so lange wiederholt, bis man eine Schicht von 4 g/m der Platin/ Iridium-Legierung erhielt. Für ähnlich aufgebauteThen, a solution containing 0.5 g of iridium chloride and 1 g of platinum chloride in 10 cnr isopropyl alcohol and 10 cnr linalool / and then heated to 350 0 C was heated to about 0.2 g / m of iridium and / or rhodium. A mixture of ammonia and hydrogen was then passed over about 30 seconds to yield a layer containing 70 % platinum and 30 % iridium. The whole was repeated until a layer of 4 g / m of the platinum / iridium alloy was obtained. For similarly constructed

Elektroden mit< 7 g/m Platin/Iridium-Legierung jedoch ohne erfindungsgemäßer Zwischenschicht konnte beobachtet werden, daß bei höherer Stromdichte eine Passivierung eintrat und zumindest 7 g/m aufgetragen werden müssen, um über längere Zeiten einen zufriedenstellenden Betrieb zu gestatten. Dieses Problem wird offensichtlich mit der erfindungsgemäßen Zwischenschicht überwunden, da die erfindungsgemäße Elektrode für zufriedenstellenden Betrieb nur eine elektrokatalytische Schicht von 4 g/m benötigt.Electrodes with <7 g / m platinum / iridium alloy but without intermediate layer according to the invention could be observed that passivation occurred at higher current density and at least 7 g / m must be applied in order to allow a satisfactory operation over long periods. This problem is apparently overcome with the intermediate layer according to the invention, since the electrode according to the invention requires only an electrocatalytic layer of 4 g / m for satisfactory operation.

Beispiel 6 · . Example 6 ·.

Nach Beispiel 1 wurden Titanbleche mit Zwischenschichten von etwa 0,2 g/m Iridium und/oder Rhodium versehen. Dann wurde in üblicher Weise eine Schicht von etwa 400 g/m1" Titanoxid durch Plasmaspritzen aufgetragen. Die plasmagespritzte Titanoxidschicht wurde überschichtet mit 2 g/m (als Metall gerechnet ) von Rutheniumoxid und/oder Iridiumoxid in verschiedenen Mengen durch Auftragen einer Lösung von 6 car Propanol und 1 g RuCl, und/oder IrCl7, und Brennen nachAccording to Example 1 titanium sheets were provided with intermediate layers of about 0.2 g / m iridium and / or rhodium. Then, in a conventional manner a layer of about 400 g / m 1 "titanium oxide was applied by plasma spraying. The plasma-sprayed titanium oxide layer was overlaid with 2 g / m (as metal basis) of ruthenium oxide and / or iridium oxide in various amounts by applying a solution of 6 car propanol and 1 g RuCl, and / or IrCl 7 , and firing

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jedem Auftrag an der Luft während 10 min bei 5000C. Ein elektrochemischer Vorversuch ergab, daß diese Elektroden extrem lange Lebenszeiten als Anoden in Quecksilber-Chloralkali-Elektrolysezellen bei hohen Stromdichten haben. Von den in US-PS 4 140 813 angegebenen Daten ist anscheinend zu entnehmen, daß die erfindungsgemäße Elektrode die gleiche hervorragende Lebensdauer mit jedoch nur 1/5 an Edelmetallgehalt erbringt.each order in air for 10 min at 500 0 C. An electrochemical preliminary test showed that these electrodes have extremely long lifetimes as anodes in mercury-chlor-alkali electrolysis cells at high current densities. From the data given in US Pat. No. 4,140,813, it is apparent that the electrode according to the invention has the same outstanding lifetime but only 1/5 precious metal content.

Beispiel 7Example 7

j.. j ..

Nach Beispiel 1 wurden Titanbleche mit Zwischenschichten enthaltend etwa 0,3 g/m Iridium, Rhodium und Iridium/Ruthenium-Legierung in einem Gewichtsverhältnis von 2 : 1 hergestellt, jedoch in einigen Fällen das abschließende Erhitzen über mehrere Stunden vorgenommen.According to Example 1, titanium sheets having intermediate layers containing about 0.3 g / m of iridium, rhodium and iridium / ruthenium alloy in a weight ratio of 2: 1 were prepared, but in some cases, the final heating was carried out for several hours.

Eine wässrige Lösung von Iridiumchlorid und Tantalchlorid (iridium und Tantal im äquivalenten Gewichtsverhältnis) wurde auf beide Seiten der Bleche aufgebürstet und zwar erfolgten 5» 10 und 15 Beschichtungen. Jeder Auftrag enthielt etwa 0,5 g/m Iridium. Nach jedem Auftrag wurden die Bleche getrocknet und an der Luft 10 min bei 4500C gehalten. Beim letzten Auftrag dauerte diese Wärmebehandlung 1 h. Die Zwischenschicht war eine feste Lösung der beiden Oxide, enthaltend etwa 2,5, 5 bzw. 7,5 g/m Iridium.An aqueous solution of iridium chloride and tantalum chloride (iridium and equivalent weight tantalum) was brushed on both sides of the panels, with 5 × 10 and 15 coatings. Each application contained about 0.5 g / m of iridium. After each application, the sheets were dried and kept in the air at 450 0 C for 10 min. During the last application this heat treatment lasted 1 h. The intermediate layer was a solid solution of the two oxides containing about 2.5, 5 and 7.5 g / m of iridium, respectively.

Die Elektroden wurden als Anoden in 10 ?6-iger Schwefelsäure bei 60°C und einer Stromdichte von 1,2 kA/mThe electrodes were used as anodes in 10 -6% sulfuric acid at 60 ° C and a current density of 1.2 kA / m

geprüft, wobei der Strom nach jeweils 24 h 15 min unterbrochen wurde, ohne daß die Elektrodentested, the current was interrupted after every 24 h 15 min, without the electrodes

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aus dem Bad genommen wurden. Die Ergebnisse zeigen die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Elektroden gegenüber Elektroden mit nur Titangrundkörper bzw. einem Grundkörper aus einer Titan/Palladium-Legierung mit 0,15 % Palladium. Der Titangrundkörper mit erfindungsgemäßer Zwischenschicht ist natürlich sehr viel billiger als die Titan/Palladium-Legierung und erbringt eine weitgehend verbesserte Widerstandsfähigkeit bei Betriebsunterbrechung und gegenüber der passivierenden Wirkung des nasciermden Sauerstoffs. Aus Vorversuchen ergibt sich, daß die erfindungsgemäßen Elektroden mit geringem Iridiumgehalt (2,5 g/m + 0,3 g/m in der Zwischenschicht) gegenüber Elektroden ohne dieser Zwischenschicht überragende Betriebszeiten erbringen.were taken out of the bathroom. The results show the superiority of the electrodes according to the invention compared to electrodes with titanium titanium only or a basic body of a titanium / palladium alloy with 0.15% palladium. Of course, the titanium base with the interlayer according to the invention is much cheaper than the titanium / palladium alloy and provides a substantially improved resistance to interruption of operation and to the passivating effect of the nascent oxygen. It is apparent from preliminary experiments that the electrodes according to the invention with a low iridium content (2.5 g / m + 0.3 g / m in the intermediate layer) provide superior operating times over electrodes without this intermediate layer.

Claims (18)

Erfindungsansprüc heInvention test 1. Elektrode aus einem Elektrodengrundkörper, bestehend aus einem Ventilmetalltund darauf einer porösen elektrokatalytisch wirksamen Schicht aus zumindest einem Platinmetall und/oder dessen Oxid und gegebenenfalls anderen Metalloxiden, wobei der Anteil an Platinmetallfen) zumindest etwa 2 g/m beträgt, und sich zwischen dem Grundkörper und der elektrokatalytischen Schicht eine Zwischenschicht befindet, dadurch gekennzeichnet , daß die Zwischenschicht eine Oxidhaut des Metalls des Grundkörpers mit eingebettetem Rhodium und/oder Iridium in einer Menge bis zu 1 g/m , bezogen auf die Fläche des Grundkörpers ist. \1. Electrode of an electrode base body, consisting of a valve metal t and thereon a porous electrocatalytically active layer of at least one platinum metal and / or its oxide and optionally other metal oxides, wherein the proportion of platinum metal fen) is at least about 2 g / m, and between the base body and the electrocatalytic layer is an intermediate layer, characterized in that the intermediate layer is an oxide skin of the metal of the base body with embedded rhodium and / or iridium in an amount up to 1 g / m, based on the surface of the base body. \ 2. Elektrode nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse elektrokatalytisch wirksame Schicht aus mehreren Teilschichten mit Mikrorissen besteht.2. Electrode according to item 1, characterized in that the porous electrocatalytically active layer consists of several partial layers with microcracks. 3. Elektrode nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse elektrokatalytische Schicht in der Hauptsache eine feste Lösung von mindestens einem Ventilmetalloxid und mindestens einem Platinmetalloxid ist.3. The electrode according to item 2, characterized in that the porous electro-catalytic layer is mainly a solid solution of at least one valve metal oxide and at least one platinum metal oxide. 4. Elektrode nach Punkt 3, dadurch gekennzeichnet , daß die poröse katalytisch wirksame Schicht eine feste Lösung von Ruthenium und Titanoxid ist, in der das Atomverhältnis Ruthenium : Titan 1 : 1 bis 1 : 4 beträgt.4. An electrode according to item 3, characterized in that the porous catalytically active layer is a solid solution of ruthenium and titanium oxide, in which the atomic ratio of ruthenium: titanium is 1: 1 to 1: 4. 5. Elektrode nach Punkt 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die poröse katalytisch wirksame Schicht in der Hauptsache aus einem oder mehreren PlatinmetalYen) besteht.5. The electrode according to item 1, characterized in that the porous catalytically active layer consists essentially of one or more PlatinmetalYen). 6. Elektrode nach Punkt 5, dadurch g e -v kennzeichnet, daß die poröse elektrokatalytisch wirksame Schicht eine Platin/Iridium-Legierung ist.6. Electrode according to item 5, characterized g e -v indicates that the porous electrocatalytically active layer is a platinum / iridium alloy. 7. Elektrode nach · Punkt 1, dadurch g e kennzeichnet , daß die poröse elektrokatalytisch wirksame Schicht eine durch Plasmaspritzen aufgetragene Schicht von zumindest einem Ventilmetall, enthaltend ein oder mehrere Platinmetalle) und/oder deren Oxide.ist.7. Electrode according to item 1, characterized in that the porous electrocatalytically active layer is a plasma-sprayed layer of at least one valve metal containing one or more platinum metals and / or their oxides. 8. Elektrode nach Punkt 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht zumindest ein weiteres Metall zusätzlich zu Rhodium und/oder Iridium enthält und dieses in geringerer Menge als Rhodium und/oder Iridium vorliegt, wobei der gesamte Metallgehalt der Zwischenschicht bis 1 g/m beträgt.8. The electrode according to item 1 to 7, characterized in that the intermediate layer contains at least one further metal in addition to rhodium and / or iridium and this is present in lesser amount than rhodium and / or iridium, wherein the total metal content of the intermediate layer to 1 g / m is. 9. Elektrode nach Punkt' 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Zwischenschicht bis 0,5 g/m Iridium und Ruthenium in einem Gewichtsverhältnis von etwa 2 : 1 enthält. 9. The electrode of item '8, characterized in that the intermediate layer to 0.5 g / m of iridium and ruthenium in a weight ratio of about 2: 1. 10. Elektrode nach Punkt 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Elektrodengrundkörper aus Titan und die Zwischenschicht in der Hauptsache aus Rutil besteht.10. An electrode according to item 1 to 9, characterized in that the electrode base body made of titanium and the intermediate layer mainly consists of rutile. 11. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode nach Anspruch 1 bis 10 durch Bildung der Zwischenschicht auf dem Elektrodengrundkörper und auf dieser der porösen elektrokatalytisch wirksamen Schicht, enthaltend zumindest ein Platinmetall und/oder dessen Oxid und gegebenenfalls weitere Oxide in einer Menge von zumindest etwa 2 g/m Platinmetalle dadurch gekennzeichnet , daß man : zur Bildung der Zwischenschicht den Elektrodengrund-" körper ein oder mehrere Male mit einer sehr verdünnten sauren Lösung enthaltend eine in der Wärme zersetzbare Verbindung von Rhodium und/oder Iridium überzieht, diesen Auftrag trocknet und zur Bildung der Ventilmetalloxid-Haut unter gleichzeitiger zumindest teilweise Zersetzung der Verbindungen er- hitzt, wobei mit jedem Auftrag der sehr verdünnten Lösung so viel der Verbindung aufgetragen wird, daß das Rhodium und/oder Iridium bei der Wärmebehandlung in dem Ventilmetalloxid vollständig aufgenommen wird) und eine solche Anzahl von Aufträgen erfolgt, daß die Zwischenschicht bis'1 g/m Rhodium und/οder Iridium, bezogen auf die Fläche des Elektrodengrundkörpersj enthält.11. A method for producing an electrode according to claim 1 to 10 by forming the intermediate layer on the electrode body and on this the porous electrocatalytically active layer containing at least one platinum metal and / or its oxide and optionally further oxides in an amount of at least about 2 g / m platinum metals characterized in that: to form the intermediate layer, the electrode base body is coated one or more times with a very dilute acidic solution containing a decomposable in the heat compound of rhodium and / or iridium, drying this order and the formation of the Ventilmetalloxid -Heaten with simultaneous at least partial decomposition of the compounds, with each application of the very dilute solution so much of the compound is applied that the rhodium and / or iridium is completely absorbed in the heat treatment in the Ventilmetalloxid) and such a number of Fulfilled orders lgt that the intermediate layer bis'1 g / m rhodium and / or Iridium, based on the area of the Elektrodengrundkörpersj contains. 3,13.1 - κ- 224 37i - κ- 224 37i 12, Verfahren nach Punkt ti, dadurch ge ke nnzeichnet, daß mit einem oder jedem Auftrag der Lösung eine Schicht mit bis zu 0,2 "g/m Rhodium und/oder Iridium erhalten wird.12, method according to point ti, characterized ge ke nnzeichnet that with one or each application of the solution, a layer with up to 0.2 "g / m rhodium and / or iridium is obtained. 13· Verfahren nach Punkt 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß man die verdünnte Lösung 2 bis 5 mal aufträgt und nach jedem Auftrag etwa 5 bis 15 min auf 300 bis 600°C und nach dem letzten Auftrag längere Zeit erhitzt.Process according to item 11 or 12, characterized in that the dilute solution is applied 2 to 5 times and after each application heated to 300 to 600 ° C for about 5 to 15 minutes and for a long time after the last application. 14. ^ Verfahren nach Punkt 11 bis 13* dadurch gekennzeichnet, daß man nur bis zur unvollständigen Zersetzung der Verbindungen erhitzt.14. ^ Process according to item 11 to 13 * characterized in that heated only until incomplete decomposition of the compounds. 15. Verfahren nach Punkt 11 bis 14, dadurch gekenn ze ichnet, daß man die elektrokatalytische Schicht in mehreren Teilschichten mit Hilfe einer relativ konzentrierten Lösung, enthaltend eine in der Wärme zersetzbare Platinmetall-Verbindungvund Erhitzen herstellt.15. The method according to item 11 to 14, characterized marked ze ichnet that one prepares the electrocatalytic layer in several sub-layers by means of a relatively concentrated solution containing a decomposable in the heat platinum metal compound v and heating. 16. Verfahren nach Punkt 15, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrokatalytische Schicht zumindest 0,4 g/m Platinmetall, bezogen auf Elektrodengrundkörper enthält.16. The method according to item 15, characterized in that the electrocatalytic layer contains at least 0.4 g / m platinum metal, based on electrode base body. 17. " Verfahren nach Punkt 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß man die elektrokatalytische Schicht durch Plasmaspritzen aufbringt.17. "Process according to item 11 to 14, characterized in that applying the electrocatalytic layer by plasma spraying. 18. Verfahren nach Punkt 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß man die elektrokatalytische Schicht aufbringt durch Plasmaspritzen von zumindest einem Ventilmetall auf die vorgebildete18. The method according to item 11 to 14, characterized in that applying the electrocatalytic layer by plasma spraying of at least one valve metal on the preformed AHAH - 224 371- 224 371 Zwischenschicht und anschließend die Platinmetalle und/oder deren Oxide in das plasmagespritzte Ventil· metalloxid einbringt.Intermediate layer and then the platinum metals and / or their oxides in the plasma sprayed valve · metal oxide brings. 19. Verfahren nach Punkt 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet , daß man eine Reihe von Elektrodengrundkorpem zusammen einer Reihe von Vorbehandlungen einschließlich dem Ätzen und der Bildung der Zwischenschicht durch Eintauchen in die verdünnte Lösung und Erwärmen unterwirft, woraufhin auf äeäe die elektrokatalytische Schicht aufgetragen wird.19. The method according to item 11 to 18, characterized in that subjecting a number of Elektrodengrundkorpem together a series of pretreatments including the etching and the formation of the intermediate layer by immersion in the dilute solution and heating, whereupon the electrocatalytic layer is applied äääe . 20. Verwendung der Elektroden nach Punkt20. Using the electrodes by point 1 bis 10 bzw. der nach den Ansprüchen 11 bis 19. hergestellten Elektroden als Anode bei der Chloralkali-Elektrolyse. 1 to 10 or the electrodes produced according to claims 11 to 19 as an anode in the chloralkali electrolysis.
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