DE2245709B2 - Elektroden für elektrochemische Prozesse - Google Patents
Elektroden für elektrochemische ProzesseInfo
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Description
erforderiich.
In dieser Beschreibung bedeutet der Ausdruck »ein filmbildendes Metall« eines der Metalle Titan, Zirconium,
Niob, Tantal oder Wolfram. Mit dem Ausdruck »eine Legierung eines filmbüdenden Metalls« ist eine
Legierung auf der Basis eines der genannten filmbildenden Metalle gemeint, welche ähnliche anodische
Polarisationseigenschaften aufweist, wie das handelsübliche reine filmbildende Metall.
Das Trägerteil der Elektrode besteht aus einem der filmbüdenden Metalle Titan, Zirconium, Niob, Tantal
oder Wolfram oder einer Legierung derselben. Vorzugsweise besteht das Trägerteil aus Titan oder einer
Legierung, welche auf Titan basiert und anodische Polarisationseigenschaften aufweist die denjenigen von
Titan ähnlich sind.
Die Matrix des Elektrodenbelags kann aus irgendeinem elektrisch leitenden Material bestehen, welches
elektrokatalytische Eigenschaften aufweist, d. h., welches
hinsichtlich der Übertragung von Elektronen aus einem Elektrolyt zur darunter liegenden Struktur der
Elektrode aus dem filmbüdenden Metall oder der filmbüdenden Legierung aktiv ist und welches gegenüber
einem anodischen Angriff in einem wäßrigen Elektrolyt, der Chloridionen enthält, beständig ist. Sie
kann beispielsweise aus ein oder mehreren der Platingruppenmetalle bestehen, d. h. aus Platin, Rhodium,
Iridium, Ruthenium, Osmium und Palladium, und/oder aus den Oxiden ein oder mehrerer dieser
Metalle. Sie kann auch aus ein oder mehreren der genannten Platingruppenmetalle und/oder Oxide in
Mischung mit ein oder mehreren unedlen Metalloxiden bestehen. Geeignete unedle Metalloxide sind beispielsweise
die Oxide der genannten filmbüdenden Metalle, Zinndioxid, Germaniumdioxid und die Oxide von
Antimon. Gemische der elektrisch leitenden Oxide der Platingruppenmetalle, welche eine elektrische Leitfähigkeit
im metallischen Bereich aufweisen, beispielsweise Rutheniumdioxid mit nicht-leitenden Oxiden, wie z. B.
Titanoxid und Tantalpentoxid, scheinen die Natur eines verdünnten elektronischen Leiters aufzuweisen, werden
aber manchmal in der Elektrodentechnik als halbleitende Gemische oder keramische Halbleiter bezeichnet.
Echte keramische Halbleiter, die durch Abziehen von Sauerstoff aus dem Kristallgitter eines nicht-leitenden
Metalloxids hergestellt worden sind, so daß Gitterfehler entstehen, oder die durch Dopen eines nicht-leitenden
Metalloxids mit einer Dopingzusammensetzung hergestellt worden sind, gewöhnlich ein nicht-leitendes Oxid
eines anderen Metalls oder eines Metalloxids, um eine Halbleitung zu induzieren, können ebenfalls als Matiix
in den Elektrodenbelägen gemäß der Erfindung verwendet werden. Ein Beispiel für einen solchen
keramischen Halbleiter ist Zinndioxid, welches mit bis zu ungefähr 16 Gew.-% der Oxide von Antimon gedopt
ist. Weiterhin kann ein Chlorentladungskatalysator, insbesondere ein Platingruppenmetall in der elementaren
Form und/oder im oxidierten Zustand, einem keramischen Halbleiter zugegeben werden, der aus zwei
im wesentlichen nicht-leitenden Oxiden hergestellt worden ist, um eine halbleitende Matrix mit verbesserten
elektrokatalytischen Eigenschaften herzustellen.
Die erfindungsgemäßen Elektroden werden in äußerst geeigneter Weise durch Modifizierung der
bekannten Anstrich- und Brenntechnik hergestellt, wobei ein Belag aus Metall und/oder Metalloxid auf
einem Trägerteil aus einem !'umbildenden Metall dadurch gebildet wird, daß man eine Schicht einer
Anstrichzusammensetzung aufbringt, die thermisch
zersetzbare Verbindungen eines jeden der Metalle enthält, die im fertigen Belag erscheinen sollen, und
zwar in einem flüssigen Träger, wobei das Aufbringen auf eine chemisch gereinigte Oberfläche des Trägerteils
erfolgt, die Anstrichfarbe durch Abdampfen des flüssigen Trägers trocknet und dann die Anstrichfarbe
durch Erhitzen des beschichteten Trägerteils, in geeigneter Weise bei 250 bis 800°C, brennt, um die
ίο Metallverbindungen der Anstrichfarbe zu zersetzen und
den gewünschten Belag zu bilden. Gemäß der vorliegenden Erfindung können die feuerfesten Fasern
auf eine Schicht der obenerwähnten Anstrichzusammensetzung aufgebracht werden, während diese sich
noch auf der Oberfläche des Trägerteils in einem flüssigen Zustand befindet, wobei dann die Anstrichschicht
durch Verdampfen des flüssigen Trägers getrocknet und in der üblichen Weise gebrannt wird.
Man kann aber auch die feuerfesten Fasern in die obenerwähnfe Anstrichfarbenzusammensetzung einmischen,
bevor sie auf das Trägerteil aufgebracht wird. Das zweite Verfahren wird bevorzugt, wenn sich das
feuerfeste Material in Form von nicht-faserigen Teilchen befindet.
Vorzugfweise sind die verwendeten feuerfesten Fasern derart, daß keine Abmessung der einzelnen
Fasern 1 mm überschreitet.
Das feuerfeste Material kann irgendein Material sein, das bei Temperaturen, die während der Herstellung des
jo Belags (beispielsweise 450° C oder darüber) auftreten,
chemisch stabil ist und nicht schmilzt und gegenüber einem elektrochemischen Angriff beständig ist.
Geeignete feuerfeste Fasern sind Glas-, Zirconiumdioxid-, Aluminiumoxid- und Süiciumdioxidfasern, aber
es kann ein weiter Bereich anderer nicht-leitender Fasern verwendet werden, wie z. B. Thoriumoxid-,
Titandioxid- und Aluminosilicatfasern. Eine geeignete Siliciumdioxidfaser ist Quarzwolle.
Es ist bekannt, daß bei der Herstellung von beschichteten Elektroden des Standes der Technik
durch die oben beschriebene Anstreich- und Brenntechnik ein dickerer Belag für eine erhöhte Lebensdauer in
der industriellen Praxis vorzugsweise dadurch aufgebaut wird, daß man mehrere Anstrichfarbenschichten
auf das Trägerteü aufbringt, wobei jede Schicht getrocknet und gebrannt wird, bevor die nächste
Schicht aufgebracht wird. Vorzugsweise wird die gleiche Technik der Aufbringung von mehreren
Anstrichfarben unter Trocknung und Brennen einer jeden Schicht auch bei der Herstellung der erfindungsgemäßen
Elektroden verwendet. Wenn in diesem Fall das feuerfeste Material die Form von Fasern mit einer
mittleren Länge von mehr als 50 μπι aufweist und auf
der Oberfläche des Anstrichfarbenfilms abgeschieden wird, nachdem die Anstrichfarbe auf das Trägerteü
aufgebracht worden ist, während es sich noch im flüssigen Zustand befindet, dann wird es bevorzugt, die
Fasern nur der ersten Schicht oder den ersten beiden Schichten des Anstrichs zuzugeben, die auf das
Trägerteü aufgebracht werden, d. h. daß dann alle späteren Anstrichfarbenschichten ohne weiteren Zusatz
von feuerfestem Material zur Belagmasse aufgebracht werden. Wenn das feuerfeste Material sich in einer
Form von sehr kurzen Fasern (weniger als 50 μιη
Länge) befindet, dann wird es bevorzugt, die Fasern in die Anstrichfarbenzusammensetzung einzuverleiben,
bevor die Anstrichfarbe auf das Trägerteü aufgebracht wird, und die feuerfesten Fasern in allen Anstrichschich-
ten einzubringen, die zum Aufbau des Belags aufgetragen werden.
Bei bevorzugten erfindungsgemäßen Elektroden besteht die Matrix des Belags aus mindestens einem
Platingruppenmetall in elementarer und/ oder oxidierter Form und aus einem Oxid mindestens eines filmbildenden
Metalls. Für die Herstellung dieser bevorzugten Elektroden sind geeignete thermisch zersetzbare
Verbindungen der Platingruppenmetalle für die Verwendung in den obenerwähnten Anstriclifarbenzusammensetz'.'jigen
die Halogenide und die Halogen/Säure-Komplexe der Platingruppenmetalle, beispielsweise
RuCl3, RhCl3, H2PtCl6, H2IrCl6, und Organoverbindungen
der Platingruppenmetalle, beispielsweise Resinate und Alkoxide dieser Metalle. Geeignete thermisch
zersetzbare Verbindungen der filmbildenden Metalle sind Alkoxide, Alkoxyhalogenide, worin das Halogen
Chlor, Brom oder Fluor ist, und Resinate dieser Metalle. Am meisten werden, insbesondere wenn das Elektrodenträgerteil,
das Beschichtet werden soll, aus Titan oder aus einer Titanlegierung besteht, die Alkyl-orthotitanate,
teilweise kondensierte (hydrolysierte) Derivate derselben, die gewöhnlich als Alkylpolytitanate bezeichnet
werden, und Alkylhalogentitanate verwendet, worin das Halogen aus Chlor, Brom oder Fluor besteht,
insbesondere solche Verbindungen dieser Klassen, worin die Alkylgruppen jeweils 2 bis 4 Kohlenstoffatome
enthalten.
Die Anstrichfarbenzusammensetzung wird dadurch hergestellt, daß man eine thermisch zersetzbare
Verbindung aus mindestens einem Platingruppenmetall und einer thermisch zersetzbaren Verbindung aus
mindestens einem filmbildenden Metall in einen flüssigen Träger, vorzugsweise einem niedrigen Alkanol,
beispielsweise einem Alkanol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen je Molekül, auflöst oder dispergiert.
Die feuerfesten Fasern werden in dieser Anstrichfarbenzusammensetzung
suspendiert, wenn sie gleichzeitig mit dem Anstrichfarbenfilm auf das Elektrodenträgerteil
aufgebracht werden sollen.
Wenn das Platingruppenmetall in der Matrix des fertigen Belags vollständig oder überwiegend im
elementaren Zustand anwesend sein soll, dann wird ein Reduktionsmittel, beispielsweise Linalool, in die Anstrichzusammensetzung
einverleibt, und die Temperatür, bei der jede Anstrichfarbenschicht gebrannt wird,
wird auf ein Maximum von annähernd 350°C beschränkt.
Wenn das Platingruppenmetall in der Matrix vollständig oder überwiegend im oxidierten Zustand
anwesend sein soll, dann wird jede Anstrichschicht in einer oxidierenden Atmosphäre, beispielsweise Luft,
gebrannt, wobei die Brenntemperatur für jede Anstrichschicht oder für zumindest die letzte Schicht höher als
3500C, in äußerst geeigneter Weise ungefähr 450°C,
beträgt. Für diese oxidierten Beläge besteht keine Notwendigkeit, ein Reduktionsmittel in die Anstrichfarbenzusammensetzung
einzuverleiben, obwohl gegebenenfalls ein solches einverleibt werden kann, um die
anfängliche Zersetzung der Platingruppenmetallverbindungen der Anstrichfarbe zu unterstützen.
Der Belag der fertigen Elektrode besteht in sehr geeigneter Weise aus einem Gemisch eines Platingruppenmeialloxids
und eines Oxids eines filmbildenden Metalls, welches 5 bis 65 Gew.-% (vorzugsweise 25 bis
50 Gew.-%) Platingruppenmetalloxid in der obigen Matrix enthält, sowie teilchenförmigen! oder faserförmigem
feuerfestein Material, welches in die genannte Matrix in Mengen /wischen 30 und 90 Gew.-%. bezogen
auf das Gesamtgewicht des Belags, eingebettet ist.
Die am meisten bevorzugten erfindungsgemäßen Elektroden für die Verwendung als Anoden in
Quecksilberkathodenzellen besitzen ein Trägerteil aus Titan oder einer Titanlegierung und einen darauf
befindlichen Belag, der im wesentlichen aus 100 Gewichtsteilen einer Matrix von Rutheniumdioxid und
Titandioxid besteht, welche 50 bis 75 Teile Titandioxid (am besten 65 bis 70 Teile Titandioxid) enthält, wobei in
ίο dieser Matrix 150 bis 800 Teile faserförmiges feuerfestes
Material einverleibt sind. Gemäß einer Abwandlung dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform können
jedoch bis zu 50 Gew.-% des Rutheniumdioxids und Titandioxids in der genannten Matrix durch ein oder
is mehrere der Stoffe Zinndioxid. Germaniumdioxid und
Oxide von Antimon ersetzt werden. Bevorzugte Beläge dieser modifizierten Type bestehen aus einer Matrix,
welche ein Dreikomponentengemisch aus 27 bis 45 Gew.-% Rutheniumdioxid, 26 bis 50 Gew.-% Titandioxid
und 5 bis 48 Gew.-% Zinndioxid, wobei 150 bis 180 Teile eines faserförmigen feuerfesten Materials je )00
Gewichtsteile des genannten Dreikomponentengemischs in die Matrix eingebettet sind. Diese modifizierten
Beläge werden in geeigneter Weise dadurch erhalten, daß man thermisch zersetzbare Verbindungen
aus ein oder mehreren der Stoffen Zinn, Germanium und Antimon in eine Anstrichzusammensetzung der
obenerwähnten Art einverleibt, die thermisch zersetzbare Verbindungen von Ruthenium und Titan enthält,
i,i welche für die Bildung des Belags auf dem Elektrodenträgerteil
verwendet werden. Geeignete thermisch zersetzbare Verbindungen von Zinn, Germanium und
Antimon sind die Alkoxide der jeweiligen Elemente, ihre Alkoxyhalogenide, worin das Halogen aus Chlor,
ι -, Brom oder Fluor besteht, und Antimonhalogenide.
Es wird darauf hingewiesen, daß die einzelnen Anteile der thermisch zersetzbaren Verbindungen des Platingruppenmetalls,
des filmbildenden Metalls (und des Zinns und/oder Germaniums und/oder Antimons, sofern anwesend) in der Anstrichfarbenzusammensetzung,
die zur Herstellung der Matrix des Elektrodenbelags verwendet wird, so gewählt werden, daß sie auf
einer chemisch äquivalenten Basis den relativen Verhältnissen dieser Elemente und/oder deren Oxide,
4-, die in der Matrix gewünscht werden, entsprechen.
Zwar eignen sich die Elektroden der vorliegenden Erfindung besonders als Anoden in Quecksilberkathodenzellen
für die Elektrolyse von Alkylimetallchloridlösungen, sie können aber auch in anderen elektrochemi-
-,II sehen Prozessen verwendet werden, wie z. B. andere
elektrolytische Prozesse, Elektrokatalyse wie z. B. für Brennstoffzellen, Elektrosynthese und kathodischer
Schutz.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele
-,5 weiter erläutert.
Ein Anstrichfarbenbelag, bestehend aus 3 g Rutheniumtrichlorid(40Gew.-°/o
Ru), 18,7 gn-Penlanol und 12 g
Mi Tetrabutylorthotitanat wurde auf einen Titanstreifen
von 350 mm χ 6 mm χ 1 mm aufgespritzt, der vorher in Oxalsäurelösung bei 800C geätzt worden war.
Solange der Anstrichbelag noch naß war, wurden zerkleinerte Siliciumdioxidfasern (Faserdurchmesser
t,-, 15 μΓη, Länge 10 bis ungefähr 600 μηι) in einer Menge
von ungefähr 80 g/m2 gestrichene Oberfläche auf die Anstrichfarbenschicht aufgestreut und auf der Farbe
haften gelassen. Die Anstrichfarbe wurde dann bei
180" C getrocknet und anschließend in Luft bei 4 50" C
gebrannt. Dann wurden weitere 7 Beläge der Anstrichfarbe aufgebracht, wobei jeder Belag bei 180 C
getrocknet und in Luft bei 450"C gebrannt wurde, ohne daß weitere Siliciumdioxidfasern zugegeben wurden.
Proben, die aus dem beschichteten Streifen herausgeschnitten worden waren, zeigten eine niedrige Überspannung
(55 mV bei einer Stromdichte von 8 kA/m-. wenn sie als Anoden für die Chlorherstellung in
Natriumchloridlösungen verwendet wurden, die 21,5% NaCI und einen pH von 2 bis 3 sowie eine Temperatur
von 65°C aufwiesen. Wenn sie als vertikale Streifenanode in eine Quecksilberkathodenzelle, die Natriumchlorid
elektrolysierte, geschaltet und bis zu einer Tiefe von 4 mm in die Quecksilberkathode eingetaucht wurde,
dann ging durch eine Probe ein Strom entsprechend
3,5 A/cm horizontale eingetauchte Streifenlängc hindurch. Eine ähnliche Probe, die aus einem Titanstreifen
geschnitten war und die in identischer Weise beschichtet war, außer daß keine Siliciumdioxidfasern in den
Belag eingearbeitet waren, führte einen Strom entsprechend 10 A/cm Länge, wenn sie unter identischen
Bedingungen eingetaucht war.
Zwei großtechnische Anoden für eine Quccksilberkathodenzelle.
bei denen die Arbeitsanodenoberfläche aus parallelen im Abstand angeordneten vertikalen Titanstreifen
bestand, so daß ein horizontales Gitter mit einer projezierten Fläche von 0,1 m- vorlag, wurden in einer
10%igen (G/G) Oxalsäurelösung bei 80'C geatzt,
gewaschen und getrocknet. Eine Anstrichfarbe, bestehend aus 12 g Rutheniumtrichlorid (40Gew.-% Ru). 75 g
n-Penianol und 48 g Tctrnbiitylorthntitanai wunlo
hergestellt. Ein Belag aus dieser Anstrichfarbe wurde auf eine jede Anode aufgespritzt, und. wahrend die
Anstrichfarbe noch flüssig war. wurden gestoßene Glasfasern mittels eines trockenen l.ufistroms aufgeblasen,
so daß sie auf dem nassen Anstrichfilm hafteten. Es wurden alkalibeständige Glasfasern mit einem mittleren
Durchmesser von 20 μπι und einer durchschnittliche·
Länge von bOO μηι zweier verschiedener !Icrküni:
verwendet, um zwei Gruppen von Anoden herzustellen. Der Belag wurde dann bei 180 C getrocknet und durch
Erhitzen der beschichteten Anode in einem Luflofen während 15 min bei 450"C gebrannt. Dann wurde ein
zweiter Belag aus Anstrichfarbe und aus Glasfasern aufgebracht, getrocknet und in der gleichen Weise
gebrannt. Es wurde eine Gesamtmasse von 5,8 g Glasfasern für jede Anode verwendet. Dann wurden
sieben weitere Beläge der Anstrichfarbe aufgebracht, aber es wurden keine Glasfasern mehr auf jede Anode
aufgetragen, jeder dieser Beläge wurde getrocknet und
gebrannt, wie es bei den ersten beiden Belägen der Fall war. Das Gesamtgewicht der Matrix aus Rutheniumdioxid
und Titandioxid, welches auf die Anstrichfarbe abgeschieden wurde, betrug ungefähr 3,2 g je Anode.
Wenn sie in einer Quecksilberkathodenzelle für die Elektrolyse von Natriunichloridlösung einer Pilolcnlage
verwendet wurden, dann zeigten die Anoden eine .Stromausbeute gleich derjenigen von Anoden der
gleichen Bauart, die aber in ihrem Belag keine Glasfasern enthielten. Während des Betriebs einer
Quecksilberkathodenzelle technischer Größe, in der Natriumchloridlösung elektrolysiert wurde, wurden
diese Anoden in die Quecksilberkathodcnschicht abgesenkt, und die Kurzschlußströnic wurden gemessen. Die
Resultate in der folgenden Tabelle zeigen, daß die Anoden, welche Glasfasern in ihren Belägen enthielten,
ungefähr nur ein Driüel des Kur/.schlußslroms hindurchfließen,
der durch eine typische oxidbeschichtete Anode hindurchging, die einen Belag aufwies, der das
gleiche Verhältnis von RuO:: TiO_>
aber keine Glasfasern enthielt, wenn sie bis /ur gleichen Tiefe in die
Quecksilberkathodenschicht unter den gleichen Zellcnbedingungen eingetauscht waren.
Xiiiidc lide der Kur/scliluti-
I ιηΐ.ιικΊιυημ strom
in die
in die
(„Hiccksilheik.ilhinle
mm k.\
Mit Glasfasern der I.Sorte
1. Kurzschlul-Uesi 4.S 2,(i
2. Kur/schluLUcsi 4.5 2.0
Mit Glasfasern der 2 Sorte 4.1J 2.2
Ohne (ilasfasern 4.(1 ft-X
Mit Glasfasern der 2 Sorte 4.1J 2.2
Ohne (ilasfasern 4.(1 ft-X
Claims (9)
1. Elektrode für elektrochemische Prozesse, welche ein Trägerteil aus einem filmbildenden
Metall oder einer Legierung eines filmbildenden Metalls und einen darauf befindlichen elektrokatalytisch
aktiven Belag aufweist, wobei der Belag aus einer Matrix eines elektrisch leitenden Materials mit
elektrokatalytischen Eigenschaften besteht, dadurch gekennzeichnet, daß in die Matrix
ein elektrisch nicht-leitendes faserförmiges feuerfestes Material eingebettet ist
2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern keine Dimension 1 mm
überschreiten.
3. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das faserförmige
Material aus Glas, Zirconiumoxid, Aluminiumoxid oder Siliciumdioxid besteht
4. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix aus
mindestens einem Oxid eines Platingruppenmetalls in Mischung mit mindestens einem Oxid eines
filmbildenden Metalls Zinndioxid, Germaniumdioxid und Oxiden von Antimon besteht
5. Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix des Belags
aus einem Platingruppenmetalloxid und einem Oxid eines filmbildenden Metalls besteht, wobei die
Matrix 5 bis 65 Gew.-% Platingruppenmetalloxid enthält, und daß das faserförmige Material in einer
Menge zwischen 30 und 90%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Belags, vorliegt
6. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem
ein elektrolytisch aktiver elektrisch leitender Belag auf einem Trägerteil aus einem filmbildenden Metall
oder einer Legierung eines filmbildenden Metalls hergestellt wird, indem auf dem Trägarteil eine
Schicht aus einer Anstrichfarbenzusammensetzung aufgebracht wird, welche eine oder mehrere
thermisch zersetzbare Metallverbindungen), aus denen sich der erwähnte Belag bilden kann, in einem
flüssigen Träger enthält und die Anstrichfarbenschicht durch Abdampfen des flüssigen Trägers
getrocknet und die getrocknete Anstrichfarbenschicht gebrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
in die Anstrichfarbenzusammensetzung ein elektrisch nicht-leitendes faserförmiges feuerfestes Material
einverleibt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das faserförmige Material auf die
Schicht der Anstrichfarbenzusammensetzung aufgebracht wird, während diese sich in einem fließfähigen
Zustand auf der Oberfläche des Trägers befindet.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das faserförmige Material in die
Anstrichfarbenzusammensetzung einverleibt wird, bevor diese auf die Oberfläche des Trägers
aufgebracht wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schichten der
Anstrichfarbenzusammensetzung auf die Oberfläche des Trägers aufgebracht wird, wobei jede Schicht b5
getrocknet und gebrannt wird.
Die Erfindung betrifft eine Elektrode für elektrochemische Prozesse, welche ein Trägerteil aus einem
filmbildenden Metall oder einer Legierung eines filmbildenden Metalls und einen darauf befindlichen
elektrokatalytisch aktiven Belag aufweist, wobei der
Belag aus einer Matrix eines elektrisch leitenden Materials mit elektrokatalytischen Eigenschaften besteht
Seit einiger Zeit ist es bekannt, in elektrochemischen
Zellen, insbesondere in Zellen für die Elektrolyse von Alkalimetallchloridlösungen, eine Elektrode zu verwenden,
die einen Träger aus einem filmbildenden Metall oder aus einer Legierung eines filmbildenden Metalls,
gewöhnlich Titan, aufweist und auf dem Träger einen elektrokatalytisch aktiven Belag besitzt, der gegenüber
elektrochemischem Angriff beständig ist, aber hinsichtlich der Übertragung von Elektronen zwischen dem
Elektrolyt und der Elektrode aktiv ist Das elektrokatalytisch aktive Material des Belags besteht bei solchen
Elektroden vorzugsweise aus ein oder mehreren Oxiden der Platingruppenmetalle, insbesondere aus Rutheniumdioxid.
Um eine bessere Haftung des Überzugs am Träger zu erzielen, ist es auch üblich, in den Belag ein
Oxid eines filmbildenden Metalls, wie z. B. Titandioxid, einzuarbeiten.
Beläge dieser Art zeigen in Chloridelektrolyten eine hohe katalytische Aktivität, d. h., daß sie eine niedrige
Überspannung für die Infreiheitsetzung von Chlor zeigen. Der Verlust an teurem Platingruppenmetall aus
den Belägen ist unter normalen Betriebsbedingungen ebenfalls verhältnismäßig niedrig, auch wenn die
Elektroden als Anoden in Quecksilberkathodenzellen verwendet werden. Das Quecksilber fließt durch solche
Zellen hindurch. Dabei kommt es immer wieder zu Berührungen zwischen der Quecksilberkathode und der
Anode, was zu einer Beschädigung der Anode führt. Da also solche zufälligen Kurzschlüsse nicht immer
vermieden werden können, ist die Lebensdauer der Anoden verringert.
Der Erfindung lag die Aufgabi zugrunde, eine Elektrode der eingangs bezeichneten Art so zu
verbessern, daß sie eine bessere Widerstandsfähigkeit gegenüber zufälligen Kurzschlüssen aufweist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einer Elektrode der eingangs bezeichneten
Art in die Matrix ein elektrisch nicht-leitendes faserförmiges feuerfestes Material eingebettet wird.
Durch die Einbettung eines solchen faserförmigen Materials in den Belag wird diesem eine gewisse
Rauheit erteilt, bei einem zufälligen Kontakt mit Quecksilber hat dies zur Folge, daß das Quecksilber
aufgrund seiner Oberflächenspannung nur mit den äußeren Teilen der rauhen Oberfläche :n Berührung
kommt und den Grund der Elektrodenoberfläche nicht erreichen kann. Da aber die vorstehenden Teile der
rauhen Oberfläche aus nicht-leitenden Fasern bestehen, kommt es nur zu einem verhältnismäßig geringen
Stromfluß, so daß eine Beschädigung der Anode vermieden wird.
Zur Verbesserung der Kurzschlußbeständigkeit bei Anoden dieser Art ist es aus der DE-OS 19 64 294
bekannt, über einem Rutheniumoxidüberzug einen porösen Überzug aus einem feuerfesten Oxid anzuordnen.
Es hat si"h aber gezeigt, daß dadurch die Kurzschlußbeständigkeit zwar etwas verbessert werden
kann, aber die Eigenschaften bei der Chloralkalielektrolyse verschlechtert werden. Außerdem sind für die
Herstellung des Belags zwei gesonderte Arbeitsgänge
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