DE2750305A1 - Anoden fuer elektrolysezwecke - Google Patents
Anoden fuer elektrolysezweckeInfo
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- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- 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
- C25B11/091—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of at least one catalytic element and at least one catalytic compound; consisting of two or more catalytic elements or catalytic compounds
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Description
27503Ü5
- 3 - O.Z. 32 882
Für Elektrolysen werden hauptsächlich Anoden aus Graphit, Magnetit,
Bleidioxid sowie aus Edelmetallen, vorzugsweise aus Platinmetallen, eingesetzt. Da diese Elektroden entweder hohe Überspannungen
aufweisen oder nicht ausreichend korrosionsbeständig bzw. teilweise zu teuer sind, wurden in letzter Zeit Anoden auf Titanbasis
mit dünnen Platinmetallüberzügen entwickelt. Die Einsatzmöglichkeiten solcher Anoden sind bei hohen anodischen Stromdichten allerdings beschränkt, da es insbesondere in halogenidhaltigen
Elektrolysen zu einer stetigen Erhöhung der Überspannung kommt. Außerdem wird bei einer Reihe von Elektrolyseprozessen
das Platinmetall langsam abgelöst, so daß die Elektroden oft schon nach kurzer Betriebszeit ersetzt werden müssen.
Weiterhin sind aus der DT-OS 1 671 422 Anoden bekannt geworden,
die auf einem leitenden Kern einen Überzug aus einer Kombination mindestens eines Oxides eines oder mehrerer elektrolytisch filmbildender
Metalle mit einem elektrolytisch nicht filmbildenden Leiter aufweisen. Bevorzugte Kombinationen sind Mischoxide,
beispielsweise Titan-Ruthenium-Mischoxide. Im Dauerbetrieb bei hohen Belastungen erwiesen sich solche Anoden wesentlich günstiger
als Titananoden, die mit Platinmetallen beschichtet sind. Es wurde aber auch bei diesen Elektroden festgestellt, daß im
Laufe der Zeit ein langsamer Anstieg der Überspannung erfolgt, wodurch die Lebensdauer begrenzt wird.
Ausschlaggebend für die Inaktivierung solcher Titananoden ist,
daß es insbesondere bei hohen Stromdichten neben der Herauslösung des Edelmetalls zur Bildung einer nichtleitenden Oxidschicht
zwischen dem Titanträgermaterial und dem Überzug kommt, welche langsam durch eine stetige Oxidation des Titanuntergrundes
anwächst.
909820/0085
-H- O.Z. 32 882
In der deutschen Auslegeschrift 2 3^6 055 v/erden Elektroden
für Elektrolysezwecke beschrieben, die neben einer Legierung von Wolfram mit Metallen der Eisengruppe Tantal, Tantalborid,
Tantalcarbid oder Legierungen von Tantal mit Metallen der Eisengruppe einzeln oder im Gemisch enthalten und auf der Oberfläche
mit Metallen der Platingruppe dotiert sind. Bei Verwendung dieser Anoden in Amalgamzellen können bei Kurzschlüssen
mit der Amalgamkathode geringe Mengen Wolfram auf die Kathode gelangen, die die Viasserstoff überspannung herabsetzen.
Es wurde nun gefunden, daß diese Machteile bei Anoden für Elektrolysezwecke nicht auftreten, die aus einem elektrisch
leitenden Träger bestehen, auf den sich eine Schicht aus metallischem
Silicium und/oder Germanium befindet, die nit ein oder mehreren Elementen der III. Hauptgruppe des Periodischen Systems
und ein oder mehreren Metallen der VIII. Nebengruppe der Periodischen Systems dotiert ist.
Als Elemente der III. Hauptgruppe des Periodischen Systems können neben insbesondere Bor und Indium auch die Metalle Aluminium,
Gallium und Thallium einzeln oder in Kombination verwendet werden. Der Anteil dieser Metalle in der Silicium- und/oder Germaniumschicht
sollte bevorzugt zwischen 5 . 10 und 0,3 Gewichtsprozent liegen. Als Metalle der VIII. Nebengruppe des
Periodischen Systems kommen z.B. Ruthenium, Palladium, Platin, Osmium, Cobalt und Nickel, vorzugsweise aber Rhodium, Iridium
und Eisen, in Betracht. Je nach dem Verwendungszweck der Elektroden
werden diese Metalle nur auf der Oberfläche der Silicum-Germanium-Schicht
aufgebracht, oder es wird die Schicht durchgehend dotiert, wobei die Metallkonzentration von der Oberfläche in
die Tiefe der Schicht abnehmen kann und die Dotierungsmenge in den unteren Schichten 1/10 bis 1/100 der an der Oberfläche enthaltenen
Menge betragen kann. Nur oberflächlich dotierte
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Schichten können als Elektroden bei Diaphragmenzellen für die Elektrolyse wäßriger Lösungen von Alkalimetallchloriden eingesetzt
werden, während es bei Amalgamzellen sinnvoller ist, durchgehend dotierte Schichten zu verwenden.
Eine bevorzugte Schichtkombination auf dem elektrisch leitenden
Träger, die universell in Elektrolyten einsetzbar ist,-besteht aus mit Bor bzw. Indium dotiertem Silicium, welches mit Rhodium
und/oder Iridium zusätzlich dotiert ist.
Als elektrisch leitende Trägsrkörper können die Metalle oder
Legierungen von Metallen der IV. bis VI. Nebengruppe des Periodischen Systems (Titan, Zirkon, Hafnium bzw. Vanadin, Niob, Tantal
bzw. Chrom, Molybdän und Wolfram) sov/ie Aluminium oder Graphit verwendet werden. Besonders günstig sind Titan, Titan-Tantallegierungen,
Titan-Mioblegierungen und Tantal.
Die Fertigung der Elektroden kann z.B. in der Weise erfolgen, daß zunächst der elektrisch leitende metallische Trägerkörper,
wenn keine Graphitträger verwendet werden, entfettet und durch eine chemische Ätzung mit Fluß- oder Oxalsäure bzw. eine Ionenätzung
mit Edelgasen bei niedrigen Drucken, von Oxiden befreit wird. Auf den oxidfreien elektrisch leitenden Träger wird anschließend
mit Hilfe von Aufdampfverfahren im Hochvakuum bzw.
durch eine Beschichtung mit dem Plasmabrenner unter Inertgasatmosphäre die mit Metallen der III. Hauptgruppe des Periodischen
Systems angereicherte Schicht aus Silicium und/oder Germanium aufgetragen. In die Oberfläche dieser Schicht werden durch Ionenplattierung
im Hochvakuum die Metalle der VIII. Nebengruppe des Periodischen Systems dotiert. Es ist aber auch möglich, die
Dotierung so vorzunehmen, daß man auf die Oberfläche der Elektroden eine wäßrige Lösung einer Verbindung eines Elements der
VIII. Nebengruppe des Periodischen Systems aufbringt und anscnließend bei Temperaturen von 600 bis 12OO°C, vorzugsweise
300 bis 9000C, tempert.
-6-
909820/00 8 5
275üiü5
- 6 ■■ O. Z. 32 882
Schließlich kann die Silicium- und/oder Germaniumschicht mittels Aufdampfen oder dem Plasmaspritzverfahren gleichzeitig zusammen
mit Metallen der III. Hauptgruppe und VIII. Mebengruppe des
Periodischen Systems auf den elektrisch leitenden Trägerkörper aufgetragen werden.
Die Dicke der Silicium- und/oder Germanium-Schichten können in
weiten Grenzen variieren und betragen von 0,025 bis 500,um je nach Auftragsart der aktiven Schichten. Sie enthalten 0,001 bis
3 Gewichtsprozent an Elementen der III. Hauptgruppe und 0,005 bis 5 Gewichtsprozent an Elementen der VIII. -Jebengruppe des
Periodischen Systems.
Ein Titanstreckmetallnetz mit den Abmessungen von 240 χ 240 mm
wird entfettet und durch eine Ionenätzung mit Argon im Vakuum von Oxiden befreit. Auf die oxidfreie Oberfläche v/ird anschließend
eine ·ν,4000 ί? dicke Schicht aus mit Bor dotiertem Silicium
(B-Gehalt ~0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf die 3or-Silicium-Legierung)
aufgetragen. Anschließend v/ird die Oberfläche mit Rhodium durch Ionenplattierung dotiert. Der Rhodiumgehalt der
Elektrode in der Schicht beträgt 1,8 Gewichtsprozent (bzw. 0,17 g Rhodium/m Elektrodenoberfläche). Die Elektrode kann
zur Elektrolyse von neutralen und sauren Alkalichloridlösungen in Diaphragmen- und Amalgamzellen sowie zur Chlorabscheidung
aus Salzsäure verwendet werden. Nach einer Betriebsdauer von >100 d bei 10 KA/m in 15 $iger Salzsäure ist kein Anstieg der
Überspannung festzustellen. Bei Kurzschlüssen mit der Quecksilberkathode
tritt keine Absenkung der Wasserstoffüberspannung auf.
-7-
909820/0085
- 7 - ο.ζ. 32^250305
Ein Titanstreckmetallnetz mit den Abmessungen wie in Beispiel 1 wird auf der oxidfreien Titanoberfläche mit Hilfe
des Plasmabrenners unter Argon mit einer Legierung aus 99,5 Gewichtsprozent Silicium und 0,5 Gewichtsprozent Indium
ca. 60,um dick beschichtet. Anschließend wird die Oberfläche mit einer 1,5-prozentigen, wäßrigen, salzsauren Rhodium-III-Chloridlösung
imprägniert. Nach dem Trocknen erhitzt man die Schicht ca. 5 Sekunden lang mit einem Argon-Plasma auf etwa
7000C und kühlt unter Argon wieder auf Raumtemperatur ab. Die
Elektrode eignet sich ausgezeichnet zur Elektrolyse vor. Alkalichloridlösungen.
Bei Kurzschlüssen mit der Quecksilberkathode v/ird die Wasserstoffüberspannung der Kathode nicht vermindert.
Auf ein oxidfreies Streckmetallnetz aus Titan mit den Abmessungen von 100 χ 100 mm wird mit Hilfe des Plasmabrenners eine
Legierung aus 9^ Gewichtsprozent Silicium, 4 Gewichtsprozent
Eisen und 2 Gewichtsprozent Bor -"»100,um dick aufgetragen.
Die Elektrode eignet sich als Anode zur Elektrolyse schwefelsaurer Abwässer.
Ein oxidfreier Trägerkörper aus 80 Gewichtsprozent Titan und 20 Gewichtsprozent Tantal mit den Abmessungen von 100 mm Länge,
80 mm Breite und 1 mm Dicke wird mit Hilfe des Plasmabrenners auf der Oberfläche mit einer Legierung, bestehend aus 98,5 Gewichtsprozent
Silicium, 1 Gewichtsprozent Bor und 0,5 Gewichtsprozent Iridium »\/60yum dick beschichtet. Diese Elektrode eignet
sich bevorzugt als Anode in schwefelsauren und salzsauren Elektrolyten.
-8-
909820/0085 ORSG(NAL INSPECTS!
275Q305
- 8 - ο.ζ. 32 882
Ein Streckmetallnetz aus Titan mit den Abmessungen von 45 χ 45 mm wird nach einer Oberflächenreinigung, wie in Beispiel
1, mit einem mit Bor dotiertem Silicium (~l,0 Gewichtsprozent Bor) bedampft. Anschließend wird die Oberfläche, wie
in Beispiel 1, mit einer salzsauren, wäßrigen Lösung, die 0,5 Gewichtsprozent Iridium-IV-chlorid und 1 Gewichtsprozent Rhodium-III-chlorid
enthält, oberflächlich imprägniert. Nach dem Trocknen wird ~2 Sekunden lang mit einem Argon-Plasma auf etwa 85O0C angeheizt
und unter Argon wieder auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Elektrode eignet sich ausgezeichnet als Anode zur Elektrolyse
von Parbwässern.
Eine Graphitplatte mit den Abmessungen von 80 χ 120 χ 5 mm wird
auf der Oberfläche mit Hilfe des Plasmabrenners ca. 60,um dick mit einer Legierung aus 50 Gewichtsprozent Silicium, 46 Gewichtsprozent
Germanium, 3,0 Gewichtsprozent Aluminium, 0,5 Gewichtsprozent Eisen und 0,5 Gewichtsprozent Palladium beschichtet. Die
Anode kann zur Elektrolyse von sulfathaltigen Lösungen verwendet werden.
BASF Aktiengesellschaft >/ <
und ** '
und ** '
Messerschmitt-BÖlkow-Blohm GmbH
909820/0085
Claims (7)
1. Anoden für Elektrolysezvrecke, dadurch gekennzeichnet, daß
auf einem elektrisch leitenden Trägerkörper eine Schicht aus metallischem Silicium und/oder Germanium aufgebracht
ist, die mit einem oder mehreren Metallen der III. Hauptgruppe des Periodischen Systems und ein oder mehreren
Metallen der VIII. Nebengruppe des Periodischen Systems dotiert ist.
2. Anoden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
Slemente der III. Hauptgruppe Bor und Indium verwendet werden.
3. Anoden nach Ansprüchen 1 urid 2, dadurch gekennzeichnet, daß
als Dotierungsmetalle der VIII. Nebengruppe des Periodischen Systems die Elemente Eisen, Rhodium und Iridium verwendet
werden.
4. Anoden nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
als Elemente der VIII. Nebengruppe der Periodischen Systems bevorzugt Rhodium und/oder Iridium und als Elemente der
III. Hauptgruppe des Periodischen Systems vorzugsweise 3or und/oder Indium verwendet werden.
5. Anoden nach Ansprüchen 1 bis 1I, dadurch gekennzeichnet, daß
als elektrisch leitende Trägerkörper Metalle bzw. Metall-Legierungen der IV. bis VI. Nebengruppe des Periodischen
Systems sowie Aluminium oder Graphit verwendet werden.
3^5/77
-2-
909820/0085
2 7 5 U 3 ü 5
- 2 - O.Z. 32 882
6. Anoden nach Ansprüchen 1 bis 1J, dadurch gekennzeichnet, daß
die Silicium- und/oder Germaniumschicht eine Dicke von 0,025,um bis 500,um aufweist.
7. Anoden nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Silicium-Germaniun-Schichten von 0,001 bis 3 Gewichtsprozent an Elementen der III. Hauptgruppe des Periodischen
Systems und von 0,001 bis 5 Gewichtsprozent an Metallen der VIII. Nebengruppe des Periodischen Systems aufweisen.
-3-
909820/0085
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4256563A (en) * | 1979-04-13 | 1981-03-17 | Kubasov Vladimir L | Electrode for electrochemical processes and production method therefor |
DE3837814C1 (de) * | 1988-11-08 | 1989-11-23 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | |
EP0820110A2 (de) * | 1996-07-19 | 1998-01-21 | Sony Corporation | Negatives Elektrodenmaterial und dieses verwendende Sekundärzelle mit nichtwasserigem flüssigem Elektrolyt |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018001412A1 (de) | 2017-12-11 | 2019-06-13 | Entex Rust & Mitschke Gmbh | Entgasen beim Extrudieren von Stoffen, vorzugsweise von Kunststoffen |
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Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3854940A (en) * | 1970-06-08 | 1974-12-17 | Ppg Industries Inc | Electroconductive, corrosion resistant high silicon alloy |
US3852175A (en) * | 1972-06-08 | 1974-12-03 | Ppg Industries Inc | Electrodes having silicon base members |
-
1977
- 1977-11-10 DE DE19772750305 patent/DE2750305A1/de active Pending
-
1978
- 1978-11-04 EP EP78101310A patent/EP0002017A1/de not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4256563A (en) * | 1979-04-13 | 1981-03-17 | Kubasov Vladimir L | Electrode for electrochemical processes and production method therefor |
DE3837814C1 (de) * | 1988-11-08 | 1989-11-23 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | |
US4985315A (en) * | 1988-11-08 | 1991-01-15 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Material for the conduction of protons and method of making the same |
EP0820110A2 (de) * | 1996-07-19 | 1998-01-21 | Sony Corporation | Negatives Elektrodenmaterial und dieses verwendende Sekundärzelle mit nichtwasserigem flüssigem Elektrolyt |
EP0820110A3 (de) * | 1996-07-19 | 2000-03-01 | Sony Corporation | Negatives Elektrodenmaterial und dieses verwendende Sekundärzelle mit nichtwasserigem flüssigem Elektrolyt |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0002017A1 (de) | 1979-05-30 |
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OHN | Withdrawal |