DE2436790C3 - Use of catalysts for the cathodic evolution of hydrogen in amalgam decomposition cells - Google Patents

Use of catalysts for the cathodic evolution of hydrogen in amalgam decomposition cells

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DE2436790C3 DE19742436790 DE2436790A DE2436790C3 DE 2436790 C3 DE2436790 C3 DE 2436790C3 DE 19742436790 DE19742436790 DE 19742436790 DE 2436790 A DE2436790 A DE 2436790A DE 2436790 C3 DE2436790 C3 DE 2436790C3
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Description

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 0,02 bis 0,2 Mol/l und einer Komplexbildnerkonzentration von 1 bis 10 Mol/l auf ein Trägergerüst aus metallischen oder nichtmetallischen Stoffen, wobei Boranate oder Borazane in einer Konzentration von 0,02 bis 0,?. Mol/l als Reduktionsmittel verwendet werden und eine Konzentration an freien Metallionen unter 10"10 Mol/l sowie eine Temperatur unter 6O0C bei der Abscheidung eingehalten werden.The main patent relates to air- and storage-stable catalysts based on metal boride for the cathodic evolution of hydrogen in alkaline electrolytes with an activity comparable to Raney nickel, produced by growing X-ray amorphous, smooth boride layers by depositing the reaction product of water-soluble reducing boron compounds in an aqueous solution with nickel or cobalt ion in divalent form in the presence of a complexing agent for the metal ion at a concentration of the metal ion in the starting solution of 0.02 to 0.2 mol / l and a complexing agent concentration of 1 to 10 mol / l on a support structure made of metallic or non-metallic substances, with boranates or borazanes in a concentration of 0.02 to 0.?. Mol / l can be used as reducing agent and a concentration of free metal ions below 10 " 10 mol / l and a temperature below 6O 0 C are maintained during the deposition.

Weiterhin betrifft das Hauptpatent die Verwendung dieser Katalysatoren für die Wasserstoffentwicklung in alkalischen Elektrolyten.Furthermore, the main patent relates to the use of these catalysts for the evolution of hydrogen in alkaline electrolytes.

Es wurde nun festgestellt, daß sich solche Katalysatoren sehr gut für die spezielle Verwendung der Zersetzung des bei Chloralkalielektrolyse anfallenden Alkaliamalgams eignen.It has now been found that such catalysts work very well for the specific use of the decomposition of the alkali amalgam produced in chlor-alkali electrolysis.

Die Zersetzungsreaktion nachThe decomposition reaction after

NaHg1 + H2O -> NaOH + *Hg + 1/2 Ha NaHg 1 + H 2 O -> NaOH + * Hg + 1/2 H a

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 Metalisalzen 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 Auf konzentrieren der Lauge ausgenutzt.is carried out in technology according to various methods. The first method uses the Reactants brought into close contact with materials on which the evolution of hydrogen is catalytically accelerated, such as. B. graphite, iron, with Metal salts contain activated types of coal, etc. Due to the violent reaction, the reaction products contain considerable amounts of mercury and catalyst wear, so that a cleaning is connected must become. The decomposition energy is lost as heat or is only used to concentrate on the Lye used.

Bei d<r zweiten Methode wird ein Teil der Zersetzungsenergie direkt als elektrische Leistung nutzbarIn the second method, part of the decomposition energy is used can be used directly as electrical power

ίο gemacht. Für diesen Zweck wird der Amalgamzersetzer als elektrolytische Zelle aufgebaut mit den flüssigen Amalgam als Anode und mit einer die Wasserstoffentwicklung katalysierenden 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 hohenίο made. The amalgam decomposer is used for this purpose built as an electrolytic cell with the liquid amalgam as an anode and with a hydrogen development catalyzing cathode and alkali as electrolyte and optionally separators between the electrodes. The decomposition cell can be connected in series with the primary cells of the Have chlor-alkali electrolysis or its own circuit. Usable energy can only then be obtained if the decomposer cell is also under high

»o 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»O the current still has a positive voltage, d. H. the evolution of hydrogen at the cathode must take place at a low overvoltage. The high temperature the mechanical stress caused by the strong gas development and the poisoning effect of the

»5 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.»5 mercury through amalgamation make high demands to the cathode material. The previously proposed catalysts such. B. graphite, ferrous metals in plate or sintered form and Raney nickel have not been able to prove themselves.

Die im Hauptpatent beschriebenen Katalysatoren auf Metallboridbasis, deren Herstellung ebenfalls im Hauptpatent gezeigt ist, können durch Aufwachsen von röntgcnamorphen Boridschichten auf geeignete metallische Formkörper, wie Netze, Bleche, Wannen, Platten mit Laufrinnen usw., aus einem Bad gewonnen werden, das Ni2+ und/oder Coa+-Ionen in komplexierter Form sowie Boranate oder Borazane enthält und eignen sich in dieser Form für die Amalgamzersetzung in einer elektrolytischen Zelle besonders gut.The metal boride-based catalysts described in the main patent, the production of which is also shown in the main patent, can be obtained from a bath, the Ni 2+, by growing X-ray-morphic boride layers onto suitable metallic molded bodies, such as nets, sheets, tubs, plates with troughs, etc. and / or Co a + ions in complexed form as well as boranates or borazanes and are particularly suitable in this form for amalgam decomposition in an electrolytic cell.

♦° In Felge ihres kompakten metallischen GefUges 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♦ ° In the rim of their compact metallic structure and Excellent adhesion to metallic substrates, they become mechanically through strong gas development not destroyed. In contrast to other active catalysts such as Raney nickel, they are common

♦5 Betriebstemperaturen um 100' C stabil. Wie aus Fi g. 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, unter anderem auch gegen Quecksilber und seine Verbindungen. ♦ Stable for 5 operating temperatures around 100 ° C. As shown in Fig. 1 of the main patent, electrodes that have nickel and / or cobalt boride coatings are very highly resilient with low polarization. It was also found that the catalysts are relatively insensitive to catalyst poisons, including mercury and its compounds.

Da man die Katalysatoren direkt auf eine metallische Unterlage aufwachsen läßt, kann die Katalysatorbeschichtete Elektrode jede beliebige Form haben.Since the catalysts can be grown directly on a metallic substrate, the catalyst-coated Electrode can have any shape.

Metallische Formkörper wie Netze, Bleche, Wannen, Platten mit Lauf rinnen, die mit Katalysatoren auf Metallboridbasis beschichtet sind, können mit Erfolg in Amalgamzersetzerzellen eingesetzt werden. Als An-Metallic moldings such as nets, sheets, troughs, plates with channels that run on with catalysts Metal boride-based coatings can be used successfully in amalgam decomposition cells. As an

Ordnung können Konstruktionen gewählt 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 EnergieIn order to order, constructions can be selected in which the molded bodies are directly connected to the amalgam Standing touch. It is also possible to accommodate the amalgam and shaped body separately and by means of suitable ones Short-circuit bridges usable electrical energy

zu gewinnen. In letzterem Fall ist auch die Serienschaltung von Primärzelle und Zersetzer möglich.to win. In the latter case, there is also a series connection of primary cell and decomposer possible.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verwendung der luf.- und lagerbeständigen Katalysatoren auf Metallboridbasis für die kathodische Wasserstoffentwicklung in alkalischen Elektrolyten mit einer Raney-Nickel vergleichbaren Aktivität, hergestellt durch Aufwachsen röRtgenamorpher, glatter Boridschichten mittels Abscheidung des Umsetzungsproduktes wasserlöslicher reduzierender Borverbindungen in wäßriger Lösung mit Nickeloder Kobaltion in zweiwertiger Form in Gegenwart eines Komplexbildners für das Metallion bei einer Konzentration des Metallions in der Ausgangslösung von 0,02 bis 0,2 Mol/l und einer Komplexbildnerkonzentration von 1 bis 10 Mol/l auf ein Trägergerüst aus metallischen oder nicthmetallischen Stoffen, wobei Boranate oder Borazane in einer Konzentration von 0,02 bis 0,2 Mol/l als Reduktionsmittel verwendet werden und eine Konzentration an freien Metallionen unter 10 10 Mol/l sowie eine Temperatur unter 6O0C bei der Abscheidung eingehalten werden, gemäß Patent 23 07 852.6 für die Wasserstoffentwicklung in Amalgamzersetzerzelleri. Use of the air- and storage-stable catalysts based on metal boride for the cathodic evolution of hydrogen in alkaline electrolytes with an activity comparable to Raney nickel, produced by growing red-amorphous, smooth boride layers by depositing the reaction product of water-soluble reducing boron compounds in aqueous solution with nickel or cobalt ion in divalent form in the presence a complexing agent for the metal ion at a concentration of the metal ion in the starting solution of 0.02 to 0.2 mol / l and a complexing agent concentration of 1 to 10 mol / l on a support structure made of metallic or non-metallic substances, with boranates or borazanes in one concentration 0.02 to 0.2 mol / l can be used as reducing agent and a concentration of free metal ions below 10 10 mol / l and a temperature below 6O 0 C are maintained during the deposition, according to patent 23 07 852.6 for the evolution of hydrogen in amalg amzersetzerzelleri.
DE19742436790 1974-07-31 Use of catalysts for the cathodic evolution of hydrogen in amalgam decomposition cells Expired DE2436790C3 (en)

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DE2436790A1 DE2436790A1 (en) 1976-02-12
DE2436790B2 DE2436790B2 (en) 1976-08-12
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