DE488667C - Herstellung von Wasserstoffsuperoxyd - Google Patents

Description

Bei der Herstellung von Wasserstoffsuperoxyd durch kathodische Reduktion von Sauerstoff wurden bisher meist edle Metalle oder deren Legierungen, wie Gold oder Goldamalgam, als Kathodenmaterial verwendet. Da man jedoch, um gute Stromausbeuten zu erzielen, nur mit kleinen kathodischen Stromdichten arbeiten kann, sind hierbei große Kathodenoberflächen und dementsprechend

ίο große Mengen teures Edelmetall erforderlich. Es ist deshalb schon vorgeschlagen worden, an Stelle der teuren Edelmetalle Quecksilber oder Amalgame von billigeren Metallen, z. B. Silber- oder Kupferamalgame, als Material für die Elektroden zu benutzen. Elektroden aus diesen Stoffen haben jedoch den Nachteil, daß das Quecksilber bzw. die unedlere Komponente des Amalgams während der Elektrolyse in Lösung geht, wodurch nach einiger Zeit die weitere Bildung von Wasserstoffsuperoxyd ganz aufhört und sogar bereits vorhandenes Wasserstoffsuperoxyd wieder zersetzt wird.

Es wurde nun gefunden, daß man bei der Herstellung von Wasserstoffsuperoxyd durch kathodische Reduktion von Sauerstoff von der Verwendung von Edelmetallen oder Amalgamen edler oder unedler Metalle ganz absehen und auch mit Kathoden aus nicht amalgamierten,un-ο edlen Metall en ο der deren Legierungen Wasserstoffsuperoxydlösungen von technisch brauchbarer Konzentration mit guten Stromausbeuten erhalten kann, wenn man Kathoden, aus unedlen Metallen oder deren Legierungen mit glatter, keinerlei Rauheit aufweisender, beispielsweise hochpolierter Oberfläche verwendet und die Leitfähigkeit im Katholyten durch solche Säuren oder Salze erzeugt, die das betreffende Kathodenmaterial während der Elektrolyse nicht angreifen. Die genannten Kathoden sind dann sehr lange gebrauchsfähig und weisen in der Mehrzahl der Fälle die sogar bei den Edelmetallen und Amalgamen immer beobachteten Ermüdungserscheinungen nicht auf.

Man kann eine gut brauchbare Elektrode z. B. so herstellen, daß man das rohe, gegossene oder gewalzte Material, z. B. V₂A-Stahl oder einen anderen Edelstahl vom Typus der VA-Reihe, mit den üblichen Mitteln auf Hochglanz poliert oder daß man auf einer geeigneten Unterlage das betreffende Metall aus seiner Salzlösung elektrolytisch oder durch Reduktionsmittel, wie Formaldehyd, als hochglänzenden Niederschlag abscheidet.

Die Konzentration der Kathodenflüssigkeit richtet sich nach der Art des verwendeten Kathodenmaterials und kann im allgemeinen niedrig gehalten werden. Man kann unter Umständen auch eine Elektrode, die an und

*) Von dem Paienisudier sind als die Erfinder angegeben worden:

Dr. Carl Müller in Mannheim, Dr. Leo Schlecht in Ludwigshafen a. Rh. und Dr. Heinrich Diehnann in Mannheim-

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für sich von dem Elektrolyten angegriffen wird, durch Zusatz eines passivierenden Stoffes vor dem Angriff schützen. Ferner hat es sich in manchen Fällen als zweckmäßig erwiesen, den Teil der Elektrode, der sowohl mit der Gas- als auch mit der Flüssigkeitsphase in Berührung kommt, mit einem Schutzüberzug, z. B. aus einem beständigen Lack oder Hartgummi, zu versehen, da manche Κει ο thodenmaterialien, soweit sie in den Elektrolyten eintauchen, wohl unangegriffen bleiben, jedoch an der Stelle, an der sie aus der Flüssigkeit herausragen, rauh werden.

Bezüglich des obenerwähnten Zusatzes von Salzen zum Katholyten sei angegeben, daß man z. B. einen o, 1 0/0 Salpetersäure und i,o o'_o Natriumnitrat enthaltenden Katholyten oder auch als solchen ausschließlich Salz enthaltende Lösungen, z. B. iprozentige NaH₂PO₅₁- oder NaHSO^-Lösungen, anwenden kann.

Man hat zwar bereits vorgeschlagen, bei elektrolytischen Prozessen, bei denen es auf eine hohe Überspannung der Elektroden ankommt, solche mit glänzender Oberfläche zu verwenden. Die Regel, daß elektrolytisch gebildeter Wasserstoff ein um so wirksameres Reduktionsmittel ist,' mit je höherer Überspannung er entwickelt wird, trifft indessen im Falle der Wasserstoff sup eroxydbildung durch kathodische Reduktion von Sauerstoff nicht zu. Denn beispielsweise wurde bei der Ausführung dieser Reaktion unter Anwendung von Silberamalgamkathoden gefunden, daß das Potential EH einer mit nahezu 100-prozentiger Stromausbeute arbeitenden Elektrode in der Nähe und sogar unterhalb des Normalwasserstoffpotentials liegt. Es kommt demnach für die Wasserstoffsuperoxydbildung nicht auf eine Überspannung an, und es konnte daher auf Grund des erwähnten Bekannten in keiner Weise die Bedeutung der glatten bzw. hochpolierten Metallflächen für die kathodische Wasserstoffsuperoxyddarstellung unter Anwendung von Kathoden aus unedlen Metallen, vorausgesehen werden; denn die Eigenschaft solcher polierten Oberflächen, eine höhere Überspannung der Wasserstoffentwicklung zu bedingen, kommt aus den angeführten Gründen für die hier zugrunde liegende Reaktion der Sauerstoffreduktion ja nicht zur Wirkung.

Beispiel

Die in ein Hochdruckgefäß eingebaute elektrolytische Zelle enthält als Kathode ein Blech aus Kruppschem V₂A-Stahl, welches mit den üblichen Mitteln vollkommen geglättet und auf Hochglanz poliert worden ist. Der Kathodenraum ist vom Anodenraum durch ein Diaphragma getrennt. Als Elektrolyt dient iprozentige Salpetersäure. In dieser Anordnung erhält man bei der Elektrolyse unter 100 Atm. Sauerstoff druck mit einer kathodischen Stromdichte von 0,1 Amp./cm² eine 4,8-prozentige Wasserstoffsuperoxydlösung bei einer Stromausbeute von 57 °/o.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoffsuperoxyd durch kathodische Reduktion von Sauerstoff, dadurch gekennzeichnet, daß man Kathoden aus unedlen Metallen oder deren Legierungen mit glatter, zweckmäßig hochpolierter Oberfläche verwendet und die Leitfähigkeit im Katholyten durch solche Säuren oder Salze erzeugt, die bei der Elektrolyse das als- Kathode verwendete Material nicht angreifen.