DE2436790A1 - Katalysatoren fuer die kathodische wasserstoffentwicklung in amalgamzersetzerzellen - Google Patents

Description

• Katalysatoren für die kathodische Wasserstoffentwicklung in Amalgamzersetzerzellen (Zusatz zu Patent ....... (Patentanmeldung P 23 o7 852.6) Das Hauptpatent betrifft luft- und lagerbeständige Katalysatoren auf Metallboridbasis für die kathodische Wasserstoffentwicklung in alkalischen Elektrolyten mit einer Raney-Nickel vergleichbaren Aktivität, hergestellt durch Aufwachsen röntgenamorpher, glatter Boridschichten mittels Abscheidung des Umsetzungsproduktes wasserlöslicher reduzierender Borverbindungen in wässriger Lösung mit Nickel-oder Kobaltion in zweiwertiger Form in Gegenwart eines Komplexbildners für das Metallion bei einer Konzentration des Metallions in der Ausgangslösung von o,o2 bis o,2 Mol und einer Komplexbildnerkonzentration von 1 bis io Mol/l auf ein Trägergerüst aus metallischen oder nichtmetallischen Stoffen, wobei Boranate oder Borazane in einer Konzentration von o,o2 bis o,2 Mol/l als Reduktionsmittel verwendet werden und eine Konzentration an freien Metallionen unter wo wo Mol/l sowie eine Temperatur unter 600 C bei der Abscheidung eingehalten werden.
• Weiterhin betrifft das Hauptpatent die Verwendung dieser Katalysatoren für die Wasserstoffentwicklung in alkalischen Elektrolyten.
• Es wurde nun festgestellt, daß sich solche Katalysatoren sehr gut für die spezielle Verwendung der Zersetzung des bei Chloralkalielektrolyse anfallenden Alkaliamalgams eignen.
• Die Zersetzungsreaktion nach wird in der Technik nach verschiedenen Methoden durchgeführt. Bei der ersten Methode werden die Reaktionspartner in engen Kontakt mit Materialien gebracht, an denen die Wasserstoffentwicklung katalytisch beschleunigt wird, wie z.B. Graphit, Eisen, mit Metallsalzen aktivierte Kohlesorten, usw. Bedingt durch die heftige Reaktion enthalten die Reaktionsprodukte beträchtliche Mengen Quecksilber und Katalysatorabrieb, so daß eine Reinigung angeschlossen werden muß. Die Zersetzungsenergie geht als Wärme verloren oder wird nur zum Aufkonzentrieren der Lauge ausgenutzt.
• Bei der zweiten Methode wird ein Teil der Zersetzungsenergie direkt als elektrische Leistung nutzbar gemacht. Für diesen Zweck wird der Amalgamzersetzer als elektrolytische Zelle aufgebaut mit dem flüssigen Amalgam als Anode und mit einer die Wasserstoffentwicklung Jatalysierenden Kathode sowie Alkalilauge als Elektrolyt und gegebenenfalls Separatoren zwischen den Elektroden. Die Zersetzungszelle kann in Reihe geschaltet werden mit den Primärzellen der Chloralkalielektrolyse oder einen eigenen Stromkreis aufweisen. Nutzbare Energie kann nur dann gewonnen werden, wenn die Zersetzerzelle auch unter hohen Strömen noch eine positive Spannung aufweist, d.h. die Wasserstoffentwicklung an der Kathode muß bei niedriger Überspannung ablaufen. Die hohe Temperatur, die mechanische Beanspruchung durch die starke Gasentwicklung und die vergiftende Wirkung des Quecksilbers durch Amalgamierung stellen hohe Anforderungen an das Kathodenmaterial. Die bisher vorgeschlagenen Katalysatoren wie z.B. Graphit, Eisenmetalle in Platten- oder Sinterform und Raney-Nickel haben sich nicht bewähren können.
• Die im Hauptpatent beschriebenen Katalysatoren auf Metallboridbasis, deren Herstellung ebenfalls im Hauptpatent gezeigt ist, können durch Aufwachsen von röntgenamorphen Boridschichten auf geeignete metallische Formkörper, wie Netze, Bleche, Wannen, Platten mit Laufrinnen usw., aus 2+ 2+ einem Bad gewonnen werden, das Ni und/oder Co -Ionen in komplexierter Form sowie Boranate oder Borazane enthält und eignen sich in dieser Form für die Amalgamzersetzung in einer elektrolytischen Zelle besonders gut.
• Infolge ihres kompakten metallischen Gefüges und hervorragender Haftung auf metallischen Unterlagen werden sie durch starke Gasentwicklung mechanisch nicht zerstört. Im Gegensatz zu anderen aktiven Katalysatoren wie Raney-Nickel sind sie bei den üblichen Betriebstemperaturen um 1000 C stabil. Wie aus Figur 1 des Hauptpatentes hervorgeht, sind Elektroden, die Nickel-.und/oder Kobaltboridüberzüge tragen, sehr hoch belastbar bei geringer Polarisation. Weiterhin konnte festgestellt werden, daß die Katalysatoren relativ.
• unempfindlich sind gegen Katalysatorgifte, u.a. auch gegen Quecksilber und seine Verbindungen.
• Da an die Katalysatoren direkt auf eine metallische Unterlage aufwachsen läßt, kann die Katalysator-beschichtete Elektrode jede beliebige Form haben.
• Metallische Formkörper wie Netze, Bleche, Wannen, Platten mit LauErinnen, die mit Katalysatoren auf Metallboridbasis beschichtet sind, können mit Erfolg in Amalgamzersetzerzellen eingesetzt werden. Als Anordnung können Konstruktionen gewahlt werden, bei welchen die Formkörper mit dem Amalgam direkt in Berührung stehen. Es ist auch möglich, Amalgam und Formkörper getrennt unterzubringen und durch geeignete Kurzschlußbrücken nutzbare elektrische Energie zu gewinnen.
• In letzterem Fall ist auch die Serienschaltung von Primärzelle und Zersetzer möglich.

Claims (1)

'P a t e n t a n s p r u c h

1. Verwendung der luft- und lagerbeständigen Katalysatoren auf Metallboridbasis für die kathodische Wasserstoffentwicklung in alkalischen Elektrolyten mit einer Raney-Nickel vergleichbaren Aktivität, hergestellt durch Aufwachsen röntgenamorpher, glatter Boridschichten mittels Abscheidung des Umsetzungsproduktes wasserlöslicher reduzierender Borverbindungen in wässriger Lösung mit Nickel-oder Kobaltion in zweiwertiger Form in Gegenwart eines Komplexbildners für das Metallion bei einer Konzentration des Metallions in der Ausgangslösung von o,o2 bis o,2 Mol/l und einer Komplexbildnerkonzentration von 1 bis 1o Mol/l auf ein Trägergerüst aus metallischen oder nichtmetallischen Stoffen, wobei soranate oder Borazane in einer Konzentration von o,o2 bis o,2 Mol/l als Reduktionsmittel verwendet werden und eine Konzentration an freien Metallionen unter 10 10 Mol/l sowie eine Temperatur unter 60° C bei der Abscheidung eingehalten werden, gemäß Patent ....... Patentanmeldung P 23 o7 852.6 für die Wasserstoffentwicklung in Amalgamzersetzerzellen.