DE1807149A1 - Elektrode fuer waessrige Alkalimetallchloridelektrolyte - Google Patents
Elektrode fuer waessrige AlkalimetallchloridelektrolyteInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
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- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
- C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
- C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
- C25B11/075—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound
- C25B11/081—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound the element being a noble metal
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/50—Electroplating: Baths therefor from solutions of platinum group metals
- C25D3/52—Electroplating: Baths therefor from solutions of platinum group metals characterised by the organic bath constituents used
Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Elektroden
für die Verwendung in wässrigen Alkalimetallchloridelektrolyten. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Herstellung
von beschichteten Titanelektroden, welche eine "aktive" Oberfläche aus einem Platinmetall mit einer geringen
Chlorüberspannung aufweisen.
Tn den letzten Jahren wurden die herkömmlichen Graphitanoden, die in Alkalimetallchloridelektrolyten und insbesondere in
Zellen verwendet wurden, in denen Alkalimetallchloridlösungen für die Herstellung von Chlor, Hypochloriten und Chloraten
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elektrolysiert wurden» durch Anoden ersetzt, die aus einem
Titankern bestehen, der einen Belag aus einem Platinmetall, insbesondere Platin selbst, trägt. Um die Kapitalkosten dieser
Elektroden auf einem wirtschaftlich attraktiven Wert zu senken, ist es nötig, sehr dünne Platinschichten zu verwenden. Diese
dünnen Schichten können am zweckmäßigsten durch elektrolytische Abscheidung hergestellt werden. Die elektrolytische Abscheidung
kann leicht derart gesteuert werden, daß gleichmäßige dllnne Beläge gebildet werden. Dieses Verfahren arbeitet bei
verhältnismäßig niedrigen Temperaturen, so daß keine Gefahr besteht, daß sich die Elektrodenstruktur durch Erhitzen verzieht.
Die elektrolytisch abgeschiedenen Beläge besitzen im Gebrauch eine gute Abnutzungsbeständigkeit, auch wenn sie
als Anoden in Quecksilberkathodenzellen verwendet werden, in welchem Falle durch die Berührung mit dem Quecksilber die
Platinbeläge beschädigt werden können. Obwohl aus diesen Gründen das elektrolytisehe Abseheidungsverfahren sehr
attraktiv ist, besitzt es einen ernsthaften Nachteil, da die aus herkömmlichen Platinbädern abgeschiedenen Platinnlederschlage
für die Infreiheitsetzung von Chlor eine hohe überspannung
zeigen, wenn sie als Anoden bei der Alkalimetallchloridelektrolyse verwendet werden. Weiterhin steigt die
überspannung rasch auf noch höhere Werte, wenn die Elektrolyse fortschreitet„
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Es wurde nunmehr gefunden, daß dieser Nachteil beseitigt .
werden kann, wenn dem elektrolytischen Bad eine einer Gruppe von organischen Säuren zugesetzt wird, aus dem
mindestens die äußerste Schicht des Platinmetalls elektrolytisch
abgeschieden wird»
So wird gemäß der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
einer Elektrode, welche aus einem Titanträger und einem
elektrolytisch abgeschiedenen Belag aus einem Platinmetall besteht, vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist,
daß mindestens die äußerste Schicht des Platinmetallbelags elektrolytisch aus einem Bad abgeschieden wird, welches eine
aliphatische mehrbasische Hydroxysäure enthält
Mit dem Ausdruck "Titanträger" wie er im vorletzten Absatz verwendet wird, ist ein Träger gemeint, der aus Titan
alleine oder aus einer Titanlegierung mit anodiachen Polarisationseigenschaften,
die mit denjenigen von Titan vergleichbar sind, besteht. Beispiele fUr geeignete Legierungen sind
Titan/Zirkon-Legierunge, die bis zu lh % Zirkon enthalten,
Legierungen au3 Titan mit bis zu 5 % eines Platinmetalls, wie
z.B= Platin, Rhodium oder Iridium, und Legierungen aus Titan mit Niob oder Tantal, welche bis zu 10 % des Legierungsbestandteils
enthalten. Mit dem Ausdruck "ein Platinmetall" ist eines der Metalle Ruthenium, Rhodium, Palladium, Osmium,
Iridium, Platin oder eine Legierung aus mindestens zwei dieser Metalle geraeint.
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Bel der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann
die verwendete Menge der mehrbasischen Hydroxysäure Über einen
großen Bereich variieren. Diese sehr löslichen Säuren verhindern eine elektrolytische Abscheidung vollständig, wenn sie
in hohen Konzentrationen verwendet werden, und im allgemeinen sollten sie nicht In mehr als der halben Konzentration,'
welche eine elektrolytIsche Abscheidung verhindert, verwendet
werden. Dieser Grenzwert kann leicht durch einen einfachen Versuch bestimmt werden. Der günstigste Bereich liegt im allgemeinen
zwischen 10 und 100 g Säure/1 elektrolytisches Bad. Die bevorzugte mehrbasische Hydroxysäure ist Zitronensäure,,
und eine sehr geeignete Konzentration beträgt annähern 20 g/l.
Es kann der gesamte Platinmetallbelag der Elektrode aus einem
elektrolytischen Bad, welches einen der oben definierten Zusätze enthält, auf den Titanträger abgeschieden werden? Es
liegt jedoch auch innerhalb des Bereichs der Erfindung, daß
der Titanträger zuerst durch elektrolytische Abscheidung aus einem herkömmlichen Platinbad mit einem Platinmetallunterbelag
versehen wird und daß dann nur eine dUnne Platinmetallober- .■
fläohenschicht über den Unterbelag aus dem elektrolytIschen Bad
abgeschieden wird, welches den oben genannten Zusatz enthält,
um eine "aktive11 Oberfläche gemäß der Erfindung herzustellen.
Es wurde gefunden, daß die gemäß der Erfindung hergestellten
Elektroden besonders als Anoden In wässrigen Alkalimetall- .
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chloridelektrolyten brauchbar sind» da die Chlorttberspannung
an der Platinmetalloberfläche zu Beginn der Elektrolyse gering
ist und mit der Zeit nicht merklich ansteigt. Die Elektroden können beispielsweise als Anoden in elektrolyt!sehen Zellen
verwendet werden, in denen Chlor, Hypochlorite oder Chlorate durch Elektrolyse von Alkalimetallchloridlösungen hergestellt
werden, und auch als Anoden in Zellen für die Elektrodialyse von Brackwasser und als Anoden für den kathodischen
Schutz von Eisen- und Stahlkonstruktionen, die sich in Seewasser
befinden.
Die Erfindung wird durch die folgenden Vergleichsbeispiele
näher erläutert.
(Vergleichsbeispiel außerhalb der Erfindung) Platin wurde auf einer Titanplatte elektrolytisch abgeschieden,
welche in 35 £iger Salzsäure geätzt worden ist, indem das geätzte Titan als Kathode in einem Platinbad" geschaltet
wurde, welches Salzsäure in 1 -molarer Konzentration und 1 g/l
Chloroplatinsäure enthielt, wobei eine Stromdichte von
0,3 A/cjra 10 min bei einer Badtemperatur von 70°C verwendet
wurde, die Titanplattenkathode wurde im Bad in Bewegung gehalten, wobei sie mit der Plattenebene tangential zu einem
kreisformigen Weg mit einer linearen Geschwindigkeit von
160cm/min bewegt wurde.
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Platin wurde auf dem geätzten Titan genau wie in Beispiel 1
elektrolytisch abgeschieden, mit dem Unterschied, daß das
elektrolytische Bad noch 20 g/l Zitronensäure enthielt.
Eine jede der beschichteten Titanproben 1 und 2 wurde auf
Entwicklung einer Chlorüberspannung getestet, indem sie Ln
einer Natriumchloridlösung, welche mit Chlor gesättigt war und 250 g/l NaCl enthielt, bei eine pH von annähernd 2 und
einer Temperatur von 650C als Anode geschaltet wurde. Das
Potential der Anode wurde im Verhältnis zu einer Luggin-Kapillarsonde
gemessen, die im Elektrolyt in der Mähe des Zentrums der Anodenarbeitsoberfläche angeordnet war und mit
einer SalzbrUcke mit einer Kaloraelbezugselektrode verbunden
war. Strom wurde kontinuierlich zwischen der Anode und der
Kathode hindurchgeführt, um eine Stromdichte von 4 kA/m2 Anodenoberfläche zu erzeugen, und das Anodenpotential wurde
zu Beginn, nach 10 Stunden und im Falle der Probe 2 nach
70 Stunden gemessen· Die auf Überspannungen reduzierten
Resultate sind in der folgenden Tabelle angegeben.
| Beispiel (Probe) |
überspannung bei 4 kA/m j | nach 10 st mV |
nach 70 st mV |
| 1 2 |
Anfang mV |
565
55 |
58 |
|
85
50 |
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Claims (1)
- Patentansprüche1. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode, welche aus einem Titanträger und einem darauf elektrolytisch abgeschiedenen Belag aus einem Platinmetall besteht, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die äußerste Schicht des Platinmetall» belags elektrolytisch aus einem Bad abgeschieden wird, welches eine aliphatisch^ mehrbasische Hydroxysäure enthält.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen der äußersten Platinmetallschicht der Titanträger durch elektrolytIsche Abscheidung aus einem Bad, welches keine aliphatisch^ mehrbasische Hydroxysäure enthält, mit einem Platinmetallbelag versehen wird.5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrolytische Bad 10 bis 100 g der genannten Säure/1, bezogen auf das Bad, enthält.k. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure Zitronensäure ist.5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zitronensäure in einer Menge von annähernd 20 g/l, bezogen auf das Bad, verwendet wird*909824/11116. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche» dadurch gekennzeichnet, daß das Platinmetall des Belags Platin ist.909824/1111
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB51219/67A GB1186454A (en) | 1967-11-10 | 1967-11-10 | Electrodes for use in Aqueous Alkali Metal Chloride Electrolytes |
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|---|---|
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Families Citing this family (3)
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Also Published As
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