DE1913842A1

DE1913842A1 - Anode fuer die Alkalichlorid-Elektrolyse

Info

Publication number: DE1913842A1
Application number: DE19691913842
Authority: DE
Inventors: Zirngiebl Dr Eberhard; Fritze Dr Ulrich; Lwowski Dr Viktor
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1969-03-19
Filing date: 1969-03-19
Publication date: 1970-10-01
Also published as: NL7003774A; ES377644A1; GB1315667A; FR2039723A5

Description

FARBENFABRIKEN BAYER AG GB/Ni LIVERKUSEN-BtTemerk Fitent-Abteiluag

Anode für die Alkalichlorid-Elektrolyse

In der Alkalichlorid-Elektrolyse sind drei Anodenmaterialien bekannt geworden: Grafit, Magnetit und aktiviertes Titan. Davon wird der Magnetit seit langer Zeit nicht mehr verwendet, da er den Ansprüchen an die Leitfähigkeit nicht genügte. Grafit dagegen hat sich zum bevorzugten Anodenmaterial entwickelt und wird auf der ganzen Welt eingesetzt. Sein großer Nachteil, der Abbrand, ist durch die Zellkonstruktion berücksichtigt und kompensiert worden. In jüngster Zeit wurde in Form des aktivierten Titans ein dauerhaftes Elektrodenmaterial gefunden, daß den Nachteil des Grafits, die Abstandsveränderung zwischen Anode und Kathode, nicht aufweist, Dieses Material und besonders die für die Aktivierung des Titans notwendigen Edelmetalle sind aufwendig, so daß die Ausrüstung einer Elektrolysezelle mit aktivierten Titananoden sehr kostspielig wird.

Gegenstand der Erfindung ist eine Anode für die Alkalichlorid-Elektrolyse, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Grundkörper aus einer Eisensiliciumlegierung besteht, deren Oberfläche zumindest teilweise elektrochemisch aktiviert ist.

Bei der Suche nach Anodenmaterialien hat sich gezeigt, daß Eisensiliciumlegierungen mit hohem Siliciumgeh'alt, mindestens 15 Gew.-% Si, vorzugsweise Siliciumgehalten von 10 bis 00 %,

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bezogen auf Pe, .in chlorhaltiger saurer Sole beständig sind. Bei der anodischen Belastung einer solchen Legierung bildet sich ein Passivfilm, der nach elektrochemischen Messungen gewisse Ähnlichkeiten mit dem Passivitätsverhalten des Titanmetalls zeigt. Solche Legierungen sind nicht als Anoden geeignet, da die sich bildende Oberflächenschicht dem Strom einen sehr hohen Widerstand entgegensetzt. Außerdem entwickelt sich an einer solchen Anode selbst in konzentrierter Kochsalzlösung überwiegend Sauerstoff und nicht Chlor, wie es aufgrund der Abscheidungspotentiale zu erwarten wäre. Aktiviert man hingegen eine solche Elektrode durch einen Überzug, z. B. Magnetit, dann erhält man eine stabile Anode, die in sauer konzentrierter Kochsalzlösung Chlor entwickelt. Dies kann durch die gleichen " Vorgänge erklärt werden, wie sie auch bei den aktivierten Titananoden als gültig angesehen werden: An den Stellen, an denen die Aktivierungsschicht auf der Unterlage aufliegt, wird die Passivschicht zerstört, so daß ein direkter Übergang - Elektronen vom Grundkörper über die Deckschicht zur elektrochemischen Phasengrenzreaktion - möglich ist. Durch die Aktivierung wird das Potential an der Oberfläche der Elektrode soweit gesenkt, daß an den Stellen, an denen der Grundkörper frei mit der Lösung in Berührung kommen kann, die Passivschicht erhalten bleibt, d.h. daß die Durchbruchspannung der Passivschicht nicht überschritten werden kann, solange die Aktivierungsschicht vorhanden ist.

Der wesentliche Vorteil der Elektroden aus Eisensiliciumlegierungen beruht darauf, daß diese Materialien einfach zugänglich sind. Die Aktivierung kann mit allen elektronenleitenden und gegenüber der Lösung beständigen Substanzen durchgeführt werden. So kann zur Aktivierung vorzugsweise Magnetit, aber auch Molybdändlsilieid, Zirkonborid, Titancarbid, Chromnitrit u.a. verwendet werden.

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Beispiel 3

Aus reinem, handelsüblichen Eisenpulver und Siliciumpulver wurde eine Legierung von 22,9 Gew.-^ Silicium und 77*1 Gew.-# Eisen erschmolzen. Aus dieser Legierung wurde direkt eine

Elektrode mit einer Oberfläche von 1,5 cm hergestellt. Die Oberfläche dieser Elektrode wurde mit einer Schicht aus Magnetit aktiviert. Die Magnetitschicht wurde nach dem Plasma-Spritz-Verfahren aufgetragen. Mehrere dieser Elektroden wurden anschließend in einer Versuchszelle zur Durchführung der Natriumohlorid-Elektrolyse nach dem Queoksilberverfahren getestet.
Bei einer Belastung von 1,5 A, entsprechend einer spezifischen

Stromstärke von 10.000 A/m * wurde eine starke Chlorentwicklung beobachtet. Die Elektroden waren nach einer Betriebszeit von 200 Stunden noch voll betriebsfähig. Während der Versuchsdauer wurde die Stromstärke zeitweilig auf 5 A erhöht, entsprechend einer spezifischen Belastung von 20.000 A/m².

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Claims

Patentansprüche "

1. Anode für die Alkaliohlorid-Elektrolyse nach dem Amalgam-Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß als Grundkörper eine Legierung aus Eisensilicium mit einem Mindestgehalt von 15 Gew.-^ Silicium verwendet wird, dessen Grundkörper zumindest teilweise elektrochemisch aktiviert wurde.

2. Elektrodenach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrochemisch aktivierte Schicht aus Magnetit besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrochemisch aktivierte Schicht aus Molybdändisilicid, Zirkonborid, Titancarbid oder Chromnitrit besteht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis J5> dadurch gekennzeichnet, daß die elektrochemisch aktivierte Schicht durch Plasma-Spritzen aufgebracht wurde.

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