DK149693B - Fremgangsmaade og apparat til elektrolyse af en vandig, alkalisk oploesning - Google Patents

Description

149693 i

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til elektrolyse af en vandig, alkalisk opløsning under anvendelse af en anode og en katode.

Det er kendt, at der som elektrodemateriale i 5 elektrolyseapparater, der navnlig er beregnet til produktion af hydrogen ved elektrolyse af en vandig opløsning af koncentreret kaliumhydroxid, anvendes nikkel i form af plader eller gitre.

Det er endvidere kendt, at den fornødne spænding 10 til elektrolysen kan nedsættes, hvis man forøger temperaturen i elektrolytten.

Medens en sådan forøgelse er hensigtsmæssig op til temperaturer på ca. 80-100°C, er fordelen imidlertid væsentligt mindre markant ved højere temperaturer, især 15 under hensyntagen til den store strømtæthed, der anvendes i apparater til industriel elektrolyse.

Opfindelsen tager sigte på at afhjælpe den ovenfor nævnte ulempe.

Med henblik herpå er en fremgangsmåde ifølge op-20 findelsen ejendommelig ved, at der for i det mindste katodens vedkommende anvendes en ternær legering af nik-kel-beryllium-titan med et indhold af beryllium og titan på 1-3 vægtprocent, henholdsvis 0,1-1 vægtprocent, og at nævnte vandige, alkaliske opløsning bringes op på en 25 temperatur på mindst 110°C.

Opfindelsen beror på den konstatering, at en katode i overensstemmelse med opfindelsen gør det muligt ved temperaturer over 110°C, at opnå en formindskelse af elektrolysespændingen i forhold til den ved brug af nik-30 kelkatoder fornødne spænding. Forsøgene har vist, at ved en temperatur på f.eks. 130°C, er elektrolysespændingen på 1,82 V, hvilket - alt andet lige og for høje værdier af strømtæthed - repræsenterer en forbedring på 0,1 V i forhold til nikkelelektroder, og at denne virkning er 35 tidsstabil, da man efter ca. 450 timer ikke konstaterede nogen væsentlig ændring i elektroderne.

2 149693

Opfindelsen angår også et apparat til brug ved udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, hvilket apparat omfatter en anode og en katode i en vandig, alkalisk opløsning, og ifølge opfindelsen er ejendomme-5 lig ved, at i det mindste katoden består af en ternær legering af nikkel-beryllium-titan med et indhold af beryllium og titan på 1-3 vægtprocent henholdsvis 0,1-1 vægtprocent.

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende un-10 der henvisning til den skematiske tegning, hvor fig. 1 viser et apparat til elektrolyse i overensstemmelse med opfindelsen, og fig. 2-4 diagrammer, der anskueliggør fordelene ved elektrolysen ifølge opfindelsen.

15 Det i fig. 1 viste elektrolyseapparat omfatter et kar 1, der indeholder en elektrolyt 2, som for eksempel er en vandig opløsning af kaliumhydroxid i en koncentration på 30-50 vægtprocent. I denne elektrolyt er der neddyppet elektroder, nemlig katoden 3 og ano-20 den 4, medens en separator 5 af i og for sig kendt art, kan være anbragt mellem elektroderne.

Under elektrolysen tilvejebringes der oxygen ved anoden 4 og hydrogen ved katoden 3.

I overensstemmelse med opfindelsen består i det 25 mindste katoden 3 af en ternær legering af nikkel-beryllium-titan med et indhold af beryllium på 1-3 vægtprocent og et indhold af titan på 0,1-1 vægtprocent.

Der anvendes fortrinsvis en legering, som indeholder 1,95 vægtprocent beryllium og 0,5 vægtprocent 30 titan.

Anoden 4 kan bestå af nikkel eller af ovennævnte legering. Desuden er elektrolyttens temperatur i det mindste 110°C, og fortrinsvis 130°C.

Fordelene og andre egenskaber ved opfindelsen 35 skal nu belyses under henvisning til de diagrammer, der 149693 3 er vist i fig. 2-4, og som er opstillet på grundlag af de foretagne forsøg.

Fig. 2 viser variationen af elektrolysespændingen U i volt som funktion af logaritmen til strømtætheden 5 Q i mA/cm^ ved to temperaturer på henholdsvis 80°C og 150°C.

Elektroderne består af poleret nikkel, og elektrolytten er en vandig opløsning af kaliumhydroxid i koncentration på 50 vægtprocent.

10 De to kurver på diagrammet viser, at selv om en forøgelse af temperaturen gør det muligt at opnå en mærkbar formindskelse af elektrolysespændingen, er denne formindskelse dog mindre markant ved de høje værdier af strømtætheden på eller over 200 mA/cm^, hvilke værdier 15 forekommer i industrielle elektrolyseapparater.

Fig. 3 viser elektrolysespændingen U i volt som funktion af logaritmen til strømtætheden Q i mA/cm^ ved temperaturer på 60°C, 80°C, 110°C og 130°C.

Også i dette tilfælde er elektrolytten en vandig 20 opløsning af kaliumhydroxid i en koncentration på 50 vægtprocent.

I overensstemmelse med opfindelsen består elektroderne af en nikkel-beryllium-titan-legering af den ovennævnte art.

25 Det fremgår af diagrammet, at den gunstige virk ning af en forøgelse af temperaturen i modsætning til det foregående tilfælde stadig gør sig gældende for høje værdier af strømtætheden, f.eks. op til 600 mA/cm^·

Fig. 4 viser elektrolysespændingen U som funk-30 tion af temperaturen for forskellige elektrodematerialer.

Det ses, at brugen af en katode i overensstemmelse med opfindelsen (den stiplede linie) ved temperaturer over 110°C gør det muligt at opnå en formindskelse 35 af elektrolysespændingen i forhold til elektroder af

Claims (2)

149693 nikkel (fuldt optrukket linie). Virkningen forstærkes i øvrigt, når anoden også består af en legering i henhold til opfindelsen (den punkterede streg). Ved en temperatur på 130°C er elektrolysespændin-5 gen 1,82 volt, hvilket, alt andet lige og for høje værdier af strømtæthed, repræsenterer en forbedring på 0,1 volt i forhold til nikkelelektroder. Virkningen varer i øvrigt ved, eftersom der ikke er konstateret nogen væsentlig ændring i elektroderne ΧΙΟ følge opfindelsen efter forsøg på ca. 450 timer. Af det foregående fremgår det, at fremgangsmåden ifølge opfindelsen virker stabilt og sikrer en væsentlig energibesparelse, selv om der anvendes en høj strømtæthed. 15 Den kan hensigtsmæssigt finde anvendelse i indu strielle anlæg til produktion af hydrogen ved elektrolyse. Det bemærkes, at de her omtalte materialer kan finde anvendelse i alle typer elektralyseapparater, og 20 navnlig i elektrolyseapparater af den såkaldte "filter-presse"-type. 25 PATENTKRAV

1. Fremgangsmåde til elektrolyse af en vandig, alkalisk opløsning under anvendelse af eh anode og en katode, kendetegnet ved, at der for i det mindste katodens vedkommende anvendes en ternær legering 30 af nikkel-beryllium-titan med et indhold af beryllium og titan på 1-3 vægtprocent, henholdsvis 0,1-1 vægtprocent, og at nævnte vandige, alkaliske opløsning bringes op på en temperatur på mindst 110°C.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendeteg-35 net ved, at nævnte ternære legering indeholder ca. 1,95% beryllium og ca. 0,5% titan.