ES2732201T3 - Electrodo para procesos electrolíticos - Google Patents
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Abstract
Electrodo adecuado para el desprendimiento de oxígeno en procesos electrolíticos, que comprende un sustrato de metal de válvula provisto de un revestimiento, comprendiendo dicho revestimiento una capa catalítica y al menos una capa protectora externa a dicha capa catalítica, consistiendo dicha capa protectora en una mezcla de óxidos que tiene una composición en peso referida a los metales que contiene el 89-97 % de estaño, el 2-10 % de al menos un elemento dopante seleccionado del grupo que consiste en bismuto, antimonio y tantalio y el 1-9 % de rutenio.
Description
DESCRIPCIÓN
Electrodo para procesos electrolíticos
Campo de la invención
La invención se refiere a un electrodo para aplicaciones electroquímicas, en particular a un electrodo para el desprendimiento de oxígeno en procesos de electrodeposición de metales.
Antecedentes de la invención
La invención se refiere a un electrodo para procesos electrolíticos, en particular, a un ánodo adecuado para el desprendimiento de oxígeno en un proceso de electrólisis industrial. Los ánodos para el desprendimiento de oxígeno son ampliamente utilizados en diferentes aplicaciones electrolíticas, muchas de las cuales están relacionadas con el campo de la electrodeposición catódica de metales (electrometalurgia), que trabajan en un amplio intervalo de densidad de corriente aplicada, desde muy baja (unos pocos cientos de A/m2, tal como en los procesos de extracción electrolítica de metales) a extremadamente alta (como en algunas aplicaciones de electrodeposición galvánica, que pueden operarse superando los 10 kA/m2, con referencia a la superficie anódica); otro campo de aplicación de los ánodos para el desprendimiento de oxígeno es la protección catódica por corriente impresa. En el campo de la electrometalurgia, con especial referencia a la extracción electrolítica de metales, se utilizan tradicionalmente ánodos a base de plomo, que siguen siendo válidos para determinadas aplicaciones a pesar de que presentan un sobrepotencial de desprendimiento de oxígeno bastante elevado y también que implican riesgos bien conocidos para el medio ambiente y la salud humana. Más recientemente, se introdujeron en el mercado unos electrodos para el desprendimiento anódico de oxígeno obtenidos a partir de sustratos de metales de válvula, por ejemplo, de titanio o sus aleaciones, revestidos con composiciones de catalizadores a base de metales u óxidos de los mismos, especialmente para aplicaciones de alta densidad de corriente, que se benefician en mayor medida de los ahorros de energía asociados con una disminución del potencial de desprendimiento de oxígeno. Una composición típica adecuada para catalizar la reacción anódica de desprendimiento de oxígeno consiste, por ejemplo, en una mezcla de óxidos de iridio y de tantalio, en la que el iridio es la especie catalíticamente activa y el tantalio favorece la formación de un revestimiento compacto, capaz de proteger el sustrato de metal de válvula de la corrosión, en particular durante el funcionamiento en electrolitos agresivos. Otra formulación muy eficaz para catalizar la reacción anódica de desprendimiento de oxígeno consiste en una mezcla de óxidos de iridio y estaño, con pequeñas cantidades de elementos dopantes, tales como bismuto, antimonio, tantalio o niobio, útiles para hacer más conductora a la fase de óxido de estaño.
Un electrodo con la composición anterior es capaz de satisfacer las necesidades de muchas aplicaciones industriales, tanto a baja como a alta densidad de corriente, con tensiones operativas suficientemente reducidas y duraciones razonables. La economía de ciertos procesos de fabricación, especialmente en el dominio de la metalurgia (tales como la extracción electrolítica del cobre o del estaño), sin embargo, requiere electrodos de duración todavía más alta que las composiciones anteriores. Para lograr este objetivo, se conocen capas intermedias protectoras a base de óxidos de metales de válvula, por ejemplo, mezclas de óxidos de tantalio y de titanio, capaces de prevenir aún más la corrosión del sustrato de metal de válvula. Las capas intermedias formuladas de este modo, sin embargo, se caracterizan por una conductividad eléctrica bastante baja y solo se pueden utilizar en espesores muy reducidos, no mayores de 0,5 pm, para que el aumento resultante en la tensión operativa se mantenga dentro de límites aceptables. En otras palabras, se deberá encontrar una solución de compromiso entre una vida útil adecuada, favorecida por un espesor más alto, y un sobrepotencial reducido, favorecido por un espesor más bajo.
Otro problema observado con las formulaciones catalíticas descritas anteriormente es la tendencia de los revestimientos catalíticos que contienen iridio a lixiviar una cantidad sensible de iridio en el electrolito durante la fase de puesta en marcha y las primeras horas de funcionamiento. Esto parece sugerir que una fracción del óxido de iridio del revestimiento, aunque electroquímicamente activo, está presente en una fase menos resistente a la corrosión por el electrolito. Este fenómeno, que en cierta medida se produce también con catalizadores de otros metales nobles, tales como el rutenio, puede mitigarse mediante la superposición de capas protectoras porosas, por ejemplo, a base de óxido de tantalio o de estaño, al revestimiento catalítico. Tales capas protectoras externas, sin embargo, tienen una eficacia limitada y causan un aumento en la tensión de funcionamiento del electrodo.
El documento US 2008/116064 A1 describe un ánodo con desprendimiento de oxígeno que comprende un sustrato de titanio, una capa protectora intermedia y una capa catalítica, en el que la capa protectora intermedia consiste en múltiples óxidos de elementos del grupo de platino, Sn y Sb.
Por lo tanto, se ha puesto de manifiesto la necesidad de proporcionar ánodos para el desprendimiento de oxígeno caracterizados por una duración operativa mejorada y por una liberación reducida de metales nobles en las primeras horas de funcionamiento, presentando al mismo tiempo una elevada actividad catalítica hacia la reacción de desprendimiento de oxígeno.
Sumario de la invención
Se exponen diversos aspectos de la presente invención en las reivindicaciones adjuntas.
Según un aspecto, la invención se refiere a un electrodo adecuado para el desprendimiento de oxígeno en procesos electrolíticos que comprende un sustrato de metal de válvula - por ejemplo, fabricado de titanio o aleación de titanio -provisto de un revestimiento que comprende al menos una capa protectora que consiste en una mezcla de óxidos que tiene una composición en peso referida a los metales que contiene 89-97 % de estaño, 2-10 % total de uno o más elementos dopantes seleccionados entre bismuto, antimonio y tantalio y 1-9 % de rutenio. Los experimentos llevados a cabo por los inventores mostraron que el bismuto proporciona los mejores resultados en comparación con otros elementos dopantes, pero la invención puede ser practicada con éxito también con antimonio y tantalio. La capa protectora descrita anteriormente no tiene actividad catalítica apreciable, siendo por otro lado adecuada para combinarla con una capa catalítica que contiene óxidos de metales nobles, constituyendo esta última el componente activo dirigido a disminuir el sobrepotencial de la reacción de desprendimiento de oxígeno. En una realización, el revestimiento puede comprender una capa protectora interpuesta entre el sustrato y la capa catalítica, particularmente eficaz en la prevención de la corrosión del sustrato. De acuerdo con la invención, el revestimiento comprende una capa protectora externa a la capa catalítica, particularmente eficaz en la prevención de la liberación de metal noble de la capa catalítica durante la fase de puesta en marcha o las primeras horas de funcionamiento del electrodo. En una realización adicional, pueden estar presentes tanto una capa protectora interpuesta entre el sustrato y la capa catalítica como una capa protectora externa a la capa catalítica. En una realización, cada una de las capas protectoras del revestimiento tiene un espesor de 1 a 5 pm. De hecho, se pudo verificar experimentalmente cómo las características en términos de conductividad eléctrica y de porosidad típicas de una capa protectora como se ha descrito anteriormente en el presente documento permitan operar con un espesor tan elevado sin efectos perjudiciales sobre el potencial de electrodo y con beneficios sustanciales en términos de vida útil.
En una realización, la capa catalítica del revestimiento tiene una composición en peso referida a los metales que contiene 40-46 % de un metal del grupo del platino, 7-13 % de uno o más elementos dopantes seleccionados entre bismuto, tantalio, niobio y antimonio y 47-53 % de estaño, con un espesor de 2,5 a 5 pm. Se observó que esta formulación de capa catalítica permite que se aprovechen los beneficios de la capa protectora descrita anteriormente en mayor medida, en particular cuando se seleccione el metal del grupo del platino entre el iridio y una mezcla de iridio y rutenio y el elemento dopante elegido sea el bismuto. En una realización, el metal del grupo del platino seleccionado es una mezcla de iridio y rutenio en una relación en peso Ir:Ru de 60:40 a 40:60.
Según un aspecto, la invención se refiere a un proceso de electrodeposición catódica de metales a partir de una solución acuosa, por ejemplo, un proceso de extracción electrolítica de cobre, en el que la reacción anódica correspondiente es un desprendimiento de oxígeno llevado a cabo sobre la superficie de un electrodo como se ha descrito anteriormente en el presente documento.
Los siguientes ejemplos se incluyen para demostrar realizaciones particulares de la invención, cuya viabilidad se ha verificado ampliamente en el intervalo de valores reivindicado. Los expertos en la materia deberían considerar que las composiciones y las técnicas divulgadas en los ejemplos a continuación representan composiciones y técnicas que los inventores han descubierto que funcionan bien en la práctica de la invención; sin embargo, los expertos en la materia, a la luz de la presente divulgación, podrían apreciar que pueden hacerse muchos cambios en las realizaciones específicas divulgadas, obteniendo todavía un resultado equivalente o similar sin alejarse del alcance de la invención.
Todas las muestras citadas en los siguientes ejemplos se fabricaron partiendo de una malla de titanio de grado 1 de 200 mm x 200 mm x 1 mm de tamaño, desengrasada con acetona en un baño de ultrasonidos durante 10 minutos y se sometieron en primer lugar a un granallado con chorro de corindón hasta obtener un valor de rugosidad superficial Rz entre 25 y 35 pm, luego a recocido durante 2 horas a 570 °C y finalmente a decapado en HCl al 22 % en peso a la temperatura de ebullición durante 30 minutos, comprobando que la pérdida de peso resultante estuviera entre 180 y 250 g/m2.
Todas las capas de revestimiento se aplicaron por pincelado.
Ejemplo 1
Se preparó una solución 1,65 M de complejo hidroxiacetocloruro de Sn (SnHAC) de acuerdo con el procedimiento descrito en el documento WO 2005/014885.
Se prepararon dos soluciones 0,9 M distintas de complejos hidroxiacetocloruro de Ir y de Ru (IrHAC y RuHAC) de acuerdo con el procedimiento descrito en el documento WO2010055065. Se preparó una solución que contenía 50 g/l de bismuto disolviendo 7,54 g de BiCh a temperatura ambiente, con agitación, en un vaso de precipitados que contenía 60 ml de HCl al 10 % en peso, llevando luego el volumen a 100 ml con HCl al 10 % en peso, tras observar que se ha obtenido una solución transparente, indicando que se finalizó la disolución.
Se añadieron 5,11 ml de la solución 1,65 M de SnHAC, 0,23 ml de la solución 9 M de RuHAC y 0,85 ml de la solución
de Bi a 50 g/l en un vaso de precipitados mantenido bajo agitación. La agitación se prolongó durante 5 minutos. A continuación, se añadieron 18,57 ml de ácido acético al 10 % en peso.
La solución se aplicó a una muestra de la malla de titanio previamente tratada por pincelado en 6 capas, con una etapa de secado a 60 °C durante 10 minutos después de cada capa y una etapa de descomposición térmica posterior a 520 °C durante 10 minutos.
De esta manera, se obtuvo una capa protectora interna con una relación ponderal Sn:Bi:Ru de 94:4:2, un espesor de 4 |jm y una carga específica de Sn de aproximadamente 9 g/m2
Se añadieron 10,15 ml de la solución 1,65 M de SnHAC, 10 ml de la solución 0,9 M de IrHAC y 7,44 ml de la solución de Bi a 50 g/l en un segundo vaso de precipitados mantenido bajo agitación. La agitación se prolongó durante 5 minutos. A continuación, se añadieron 20 ml de ácido acético al 10 % en peso.
La solución se aplicó sobre la capa protectora interna obtenida previamente por pincelado en 13 capas, con una etapa de secado a 60 °C durante 10 minutos después de cada capa y una etapa de descomposición térmica posterior a 520 °C durante 10 minutos.
De esta manera, se obtuvo una capa catalítica con una relación ponderal Ir:Sn:Bi de 42:49:9, un espesor de 4,5 jm y una carga específica de Ir de aproximadamente 10 g/m2.
El electrodo se etiquetó como "EJ1".
CONTRAEJEMPLO 1
Una capa protectora a base de óxidos de titanio y de tantalio en una relación molar 80:20, con una carga total de 1,3 1,6 g/m2 referida a los metales (que corresponden a 1,88-2,32 g/m2 referida a los óxidos) se aplicó a una muestra de malla de titanio. La aplicación de la capa protectora se llevó a cabo por pincelado en cuatro capas de una solución precursora - obtenida por adición de una solución acuosa de TaCls, acidificada con HCl, a una solución acuosa de TiCl4 - con descomposición térmica posterior a 515 °C.
Se añadieron 10,15 ml de la solución 1,65 M de SnHAC, 10 ml de la solución 0,9 M de IrHAC y 7,44 ml de la solución de Bi a 50 g/l en un vaso de precipitados mantenido bajo agitación. La agitación se prolongó durante 5 minutos. A continuación, se añadieron 20 ml de ácido acético al 10 % en peso.
La solución se aplicó sobre la capa protectora obtenida previamente por pincelado en 14 capas, con una etapa de secado a 60 °C durante 10 minutos después de cada capa y una etapa descomposición térmica posterior a 520 °C durante 10 minutos.
De esta manera, se obtuvo una capa catalítica con una relación ponderal Ir:Sn:Bi de 42:49:9, un espesor de 4,5 jm y una carga específica de Ir de aproximadamente 10 g/m2.
El electrodo se etiquetó como "CE1".
CONTRAEJEMPLO 2
Se aplicó una capa protectora a base de óxidos de titanio y de tantalio en una relación molar 80:20, con una carga total de 7 g/m2 referida a los metales (que corresponden a 10,15 g/m2 referida a los óxidos) a una muestra de la malla de titanio. La aplicación de la capa protectora se llevó a cabo por pincelado en cuatro capas de una solución precursora - obtenida por adición de una solución acuosa de TaCls, acidificada con HCl, a una solución acuosa de TiCU - con descomposición térmica posterior a 515 °C.
Se añadieron 10,15 ml de la solución 1,65 M de SnHAC, 10 ml de la solución 0,9 M de IrHAC y 7,44 ml de la solución de Bi a 50 g/l en un vaso de precipitados mantenido bajo agitación. La agitación se prolongó durante 5 minutos. A continuación, se añadieron 20 ml de ácido acético al 10 % en peso.
La solución se aplicó sobre la capa protectora obtenida previamente por pincelado en 14 capas, con una etapa de secado a 60 °C durante 10 minutos después de cada capa y una etapa de descomposición térmica posterior a 520 °C durante 10 minutos.
De esta manera, se obtuvo una capa catalítica con una relación ponderal Ir:Sn:Bi de 42:49:9, un espesor de 4,5 jm y una carga específica de Ir de aproximadamente 10 g/m2.
El electrodo se etiquetó como "CE2".
Ejemplo 2
Se extrajeron algunas probetas de 20 mm x 50 mm de área a partir de los electrodos de los ejemplos y contraejemplos anteriores para someterse a la detección de su potencial anódico bajo desprendimiento de oxígeno, medido con un capilar Luggin y una sonda de platino, como se sabe en la técnica, en una solución acuosa de H2SO4 a una concentración de 150 g/l y a 50 °C. Los datos presentados en la Tabla 1 (CISEP) representan los valores del potencial detectado a una densidad de corriente de 500 A/m2 La Tabla 1 también muestra el tiempo de vida presentado en un ensayo de duración acelerada (ALT) en una solución acuosa de H2SO4 de 150 g/l, a una densidad de corriente de 30 kA/m2 y una temperatura de 60 °C.
Los resultados de estos ensayos muestran cómo la provisión de una capa protectora interna de acuerdo con la invención permite obtener un aumento significativo en la duración acompañado por una mejora del potencial de desprendimiento de oxígeno en comparación con las capas protectoras internas de acuerdo con la técnica anterior, que consisten en una mezcla de óxidos de titanio y de tantalio.
Se obtuvieron resultados similares variando la naturaleza del elemento dopante y las concentraciones de los constituyentes de la capa protectora como se expone en las reivindicaciones adjuntas.
TABLA 1
Ejemplo 3
Se añadieron 5,11 ml de la solución 1,65 M de SnHAC, 0,23 ml de la solución 9 M de RuHAC y 0,85 ml de la solución de Bi a 50 g/l en un vaso de precipitados mantenido bajo agitación. La agitación se prolongó durante 5 minutos. A continuación, se añadieron 18,57 ml de ácido acético al 10 % en peso. La solución se aplicó a una muestra de la malla de titanio previamente tratada por pincelado en 6 capas, con una etapa de secado a 60 °C durante 10 minutos después de cada capa y una etapa de descomposición térmica posterior a 520 °C durante 10 minutos.
De esta manera, se obtuvo una capa protectora interna con una relación ponderal Sn:Bi:Ru de 94:4:2, un espesor de 4 |jm y una carga específica de Sn de aproximadamente 9 g/m2.
Se añadieron 10,15 ml de la solución 1,65 M de SnHAC, 10 ml de la solución 0,9 M de IrHAC y 7,44 ml de la solución de Bi a 50 g/l en un segundo vaso de precipitados mantenido bajo agitación. La agitación se prolongó durante 5 minutos. A continuación, se añadieron 20 ml de ácido acético al 10 % en peso.
La solución se aplicó sobre la capa protectora interna obtenida previamente por pincelado en 13 capas, con una etapa de secado a 60 °C durante 10 minutos después de cada capa y una etapa de descomposición térmica posterior a 520 °C durante 10 minutos.
De esta manera, se obtuvo una capa catalítica con una relación ponderal Ir:Sn:Bi de 42:49:9, un espesor de 4,5 jm y una carga específica de Ir de aproximadamente 10 g/m2.
Se añadieron 5,11 ml de la solución 1,65 M de SnHAC, 0,23 ml de la solución 9 M de RuHAC y 0,85 ml de la solución de Bi a 50 g/l en un tercer vaso de precipitados mantenido bajo agitación. La agitación se prolongó durante 5 minutos. A continuación, se añadieron 18,57 ml de ácido acético al 10 % en peso.
La solución se aplicó sobre las capas obtenidas previamente por pincelado en 4 capas, con una etapa de secado a 60 °C durante 10 minutos después de cada capa y una etapa de descomposición térmica posterior a 520 °C durante 10 minutos.
De esta manera, se obtuvo una capa protectora externa con una relación ponderal Sn:Bi:Ru de 94:4:2, un espesor de 3 jm y una carga específica de Sn de aproximadamente 6 g/m2.
El electrodo se etiquetó como "EJ3".
Ejemplo 4
Se añadieron 5,11 ml de la solución 1,65 M de SnHAC, 0,23 ml de la solución 9 M de RuHAC y 0,85 ml de la solución de Bi a 50 g/l en un vaso de precipitados mantenido bajo agitación. La agitación se prolongó durante 5 minutos. A continuación, se añadieron 18,57 ml de ácido acético al 10 % en peso.
La solución se aplicó a una muestra de la malla de titanio previamente tratada por pincelado en 6 capas, con una etapa de secado a 60 °C durante 10 minutos después de cada capa y una etapa de descomposición térmica posterior a
520 °C durante 10 minutos.
De esta manera, se obtuvo una capa protectora interna con una relación ponderal Sn:Bi:Ru de 94:4:2, un espesor de 4 |jm y una carga específica de Sn de aproximadamente 9 g/m2
Se añadieron 10,15 ml de la solución 1,65 M de SnHAC, 10 ml de la solución 0,9 M de IrHAC y 7,44 ml de la solución de Bi a 50 g/l en un segundo vaso de precipitados mantenido bajo agitación. La agitación se prolongó durante 5 minutos. A continuación, se añadieron 20 ml de ácido acético al 10 % en peso.
La solución se aplicó sobre la capa protectora interna obtenida previamente por pincelado en 13 capas, con una etapa de secado a 60 °C durante 10 minutos después de cada capa y una etapa de descomposición térmica posterior a 520 °C durante 10 minutos.
De esta manera, se obtuvo una capa catalítica con una relación ponderal Ir:Sn:Bi de 42:49:9 y una carga específica de Ir de aproximadamente 10 g/m2.
A continuación, se añadieron 5 ml de la solución 1,65 M de SnHAC y 15 ml de ácido acético al 10 % en peso en un tercer vaso de precipitados mantenido bajo agitación.
La solución se aplicó sobre las capas obtenidas previamente por pincelado en 6 capas, con una etapa de secado a 60 °C durante 10 minutos después de cada capa y una etapa de descomposición térmica posterior a 520 °C durante 10 minutos.
De esta manera, se obtuvo una capa protectora externa con una carga específica de Sn de aproximadamente 9 g/m2. El electrodo se etiquetó como "EJ4".
Ejemplo 5
Una capa protectora a base de óxidos de titanio y de tantalio en una relación molar 80:20, con una carga total de 1,3 1,6 g/m2 referida a los metales (que corresponden a 1,88-2,32 g/m2 referida a los óxidos) se aplicó a una muestra de malla de titanio. La aplicación de la capa protectora se llevó a cabo por pincelado en 4 capas de una solución precursora - obtenida por adición de una solución acuosa de TaCls, acidificada con HCl, a una solución acuosa de TiCl4 - con descomposición térmica posterior a 515 °C.
Se añadieron 10,15 ml de la solución 1,65 M de SnHAC, 10 ml de la solución 0,9 M de IrHAC y 7,44 ml de la solución de Bi a 50 g/l en un vaso de precipitados mantenido bajo agitación. La agitación se prolongó durante 5 minutos. A continuación, se añadieron 20 ml de ácido acético al 10 % en peso.
La solución se aplicó sobre la capa protectora obtenida previamente por pincelado en 14 capas, con una etapa de secado a 60 °C durante 10 minutos después de cada capa y una etapa de descomposición térmica posterior a 520 °C durante 10 minutos.
De esta manera, se obtuvo una capa catalítica con una relación ponderal Ir:Sn:Bi de 42:49:9 y una carga específica de Ir de aproximadamente 10 g/m2.
Se añadieron 5,11 ml de la solución 1,65 M de SnHAC, 0,23 ml de la solución 9 M de RuHAC y 0,85 ml de la solución de Bi a 50 g/l en un segundo vaso de precipitados mantenido bajo agitación. La agitación se prolongó durante 5 minutos. A continuación, se añadieron 18,57 ml de ácido acético al 10 % en peso.
La solución se aplicó a la capa catalítica obtenida previamente por pincelado en 6 capas, con una etapa de secado a 60 °C durante 10 minutos después de cada capa y una etapa de descomposición térmica posterior a 520 °C durante 10 minutos.
De esta manera, se obtuvo una capa protectora externa con una relación ponderal Sn:Bi:Ru de 94:4:2, un espesor de 4 jm y una carga específica de Sn de aproximadamente 9 g/m2.
El electrodo se etiquetó como "EJ5".
Ejemplo 6
Se añadieron 5,11 ml de la solución 1,65 M de SnHAC, 0,23 ml de la solución 9 M de RuHAC y 0,85 ml de la solución de Bi a 50 g/l en un vaso de precipitados mantenido bajo agitación. La agitación se prolongó durante 5 minutos. A continuación, se añadieron 18,57 ml de ácido acético al 10 % en peso.
La solución se aplicó a una muestra de la malla de titanio previamente tratada por pincelado en 6 capas, con una etapa
de secado a 60 °C durante 10 minutos después de cada capa y una etapa de descomposición térmica posterior a 520 °C durante 10 minutos.
De esta manera, se obtuvo una capa protectora interna con una relación ponderal Sn:Bi:Ru de 94:4:2, un espesor de 4 |jm y una carga específica de Sn de aproximadamente 9 g/m2
Se añadieron 5,15 ml de la solución 1,65 M de SnHAC, 2,5 ml de la solución 0,9 M de IrHAC, 4,75 ml de la solución 0,9 M de RuHAC y 3,71 ml de la solución de Bi a 50 g/l en un segundo vaso de precipitados mantenido bajo agitación. La agitación se prolongó durante 5 minutos. A continuación, se añadieron 21,7 ml de ácido acético al 10 % en peso.
La solución se aplicó sobre la capa protectora interna obtenida previamente por pincelado en 9 capas, con una etapa de secado a 60 °C durante 10 minutos después de cada capa y una etapa de descomposición térmica posterior a 520 °C durante 10 minutos.
De esta manera, se obtuvo una capa catalítica con una relación ponderal Ir:Ru:Sn:Bi de 21:21:49:9, un espesor de 3,5 jm y una carga específica de Ir+Ru de aproximadamente 7 g/m2.
Se añadieron 5,11 ml de la solución 1,65 M de SnHAC, 0,23 ml de la solución 9 M de RuHAC y 0,85 ml de la solución de Bi a 50 g/l en un tercer vaso de precipitados mantenido bajo agitación. La agitación se prolongó durante 5 minutos. A continuación, se añadieron 18,57 ml de ácido acético al 10 % en peso.
La solución se aplicó a las capas obtenidas previamente por pincelado en 4 capas, con una etapa de secado a 60 °C durante 10 minutos después de cada capa y una etapa de descomposición térmica posterior a 520 °C durante 10 minutos.
De esta manera, se obtuvo una capa externa con una relación ponderal Sn:Bi:Ru de 94:4:2, un espesor de 3 jm y una carga específica de Sn de aproximadamente 6 g/m2.
El electrodo se etiquetó como "EJ6".
Ejemplo 7
Se extrajeron algunas probetas de 20 mm x 50 mm de área a partir de los electrodos de los ejemplos anteriores para someterse a la detección de su potencial anódico bajo desprendimiento de oxígeno, medido con un capilar Luggin y una sonda de platino como se sabe en la técnica, en una solución acuosa de H2SO4 a una concentración de 150 g/l a 50 °C. Los datos presentados en la Tabla 2 (CISEP) representan los valores del potencial detectado a una densidad de corriente de 500 A/m2. La Tabla 2 también muestra el tiempo de vida presentado en un ensayo de duración acelerada (ALT) en una solución acuosa de H2SO4 a una concentración de 150 g/l, a una densidad de corriente de 30 kA/m2 y una temperatura de 60 °C.
TABLA 2
Los resultados muestran cómo una capa protectora externa que contiene óxidos de estaño permite un aumento de la vida útil de los electrodos, a expensas de un aumento en su sobrepotencial anódico. Sin embargo, si la capa protectora externa que contiene óxidos de estaño es una capa protectora según la invención, el aumento de la vida operativa es aún mayor, probablemente debido a la estabilización del iridio en la puesta en marcha y durante las primeras horas de funcionamiento, mientras el potencial anódico se mantiene bajo.
Se obtuvieron resultados similares variando la naturaleza del elemento dopante y las concentraciones de los constituyentes de la capa protectora como se expone en las reivindicaciones adjuntas.
La descripción anterior no se entenderá como limitativa de la invención, que puede ser practicada según diferentes realizaciones sin alejarse de sus objetivos, y cuyo alcance está unívocamente definido por las reivindicaciones adjuntas.
En la descripción y en las reivindicaciones de la presente solicitud, el término "comprender" y sus variaciones tales como "comprende" y "comprendido" no tienen como objetivo excluir la presencia de otros elementos, componentes o etapas de proceso adicionales.
La discusión de documentos, actas, materiales, dispositivos, artículos y similares está incluida en esta memoria
descriptiva con el solo propósito de proporcionar un contexto para la presente invención. No se sugiere o representa que alguna o todas estas materias formaran parte de la técnica anterior o constituían conocimientos generales comunes en el campo pertinente a la presente invención antes de la fecha de prioridad de cada una de las reivindicaciones de esta solicitud.
Claims (9)
1. Electrodo adecuado para el desprendimiento de oxígeno en procesos electrolíticos, que comprende un sustrato de metal de válvula provisto de un revestimiento, comprendiendo dicho revestimiento una capa catalítica y al menos una capa protectora externa a dicha capa catalítica, consistiendo dicha capa protectora en una mezcla de óxidos que tiene una composición en peso referida a los metales que contiene el 89-97 % de estaño, el 2-10 % de al menos un elemento dopante seleccionado del grupo que consiste en bismuto, antimonio y tantalio y el 1-9 % de rutenio.
2. El electrodo de acuerdo con la reivindicación 1 en el que dicha al menos una capa protectora consiste en una mezcla de óxidos que tiene una composición en peso referida a los metales que contiene el 89-97 % de estaño, el 2-10 % de bismuto y el 1-9 % de rutenio.
3. El electrodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha al menos una capa protectora tiene un espesor de entre 1 y 5 pm.
4. El electrodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha capa catalítica está en contacto con dicha capa protectora, comprendiendo dicha capa catalítica una mezcla de óxidos que tiene una composición en peso referida a los metales que contiene el 40-46 % de metales del grupo del platino, el 7-13 % de al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en bismuto, antimonio, niobio y tantalio y el 47-53 % de estaño, teniendo dicha capa catalítica un espesor de entre 2,5 y 5 pm.
5. El electrodo de acuerdo con la reivindicación 4, en el que dicha capa catalítica comprende una mezcla de óxidos que tiene una composición en peso referida a los metales que contiene el 40-46 % de iridio, el 7-13 % de bismuto y el 47-53 % de estaño, teniendo dicha capa catalítica un espesor de entre 2,5 y 5 pm.
6. El electrodo de acuerdo con la reivindicación 4, en el que dicha capa catalítica consiste en una mezcla de óxidos que tiene una composición en peso referida a los metales que contiene el 47-53 % de estaño, el 7-13 % de bismuto, el 40-46 % como la suma de rutenio e iridio, teniendo dicha capa catalítica un espesor de entre 2,5 y 5 pm.
7. El electrodo de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la relación en peso referida a los metales de iridio a rutenio en dicha suma de iridio y rutenio varía entre 60:40 y 40:60.
8. El electrodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7 que comprende al menos dos de dichas capas protectoras, estando interpuesta dicha capa catalítica entre dichas al menos dos capas protectoras.
9. Proceso de electrodeposición catódica de metales a partir de una solución acuosa, que comprende el desprendimiento anódico de oxígeno sobre la superficie de un electrodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
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JPS60184690A (ja) * | 1984-03-02 | 1985-09-20 | Permelec Electrode Ltd | 耐久性を有する電極及びその製造方法 |
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