ES3067176T3 - Electrode fibre, electrode, electrolysis cell and process for producing the electrode fibre and the electrode - Google Patents

Electrode fibre, electrode, electrolysis cell and process for producing the electrode fibre and the electrode

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ES3067176T3 ES22821890T ES22821890T ES3067176T3 ES 3067176 T3 ES3067176 T3 ES 3067176T3 ES 22821890 T ES22821890 T ES 22821890T ES 22821890 T ES22821890 T ES 22821890T ES 3067176 T3 ES3067176 T3 ES 3067176T3
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Yashar Musayev
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Abstract

La invención se refiere a una fibra de electrodo (3) que tiene una fibra de acero inoxidable (1) que comprende un acero inoxidable en el que la fracción de Ni es de al menos el 1% en masa, más particularmente al menos el 8% en masa, y que tiene un recubrimiento adhesivo (2) aplicado directamente sobre la fibra de acero inoxidable (1) y que envuelve la fibra de acero inoxidable (1), en el que la fracción de Ni es de al menos el 80% en masa, y que tiene una capa catalítica (3) aplicada directamente sobre el recubrimiento adhesivo (2) y que envuelve el recubrimiento adhesivo (2), y que también comprende una primera aleación que contiene Ni y Fe con una fracción acumulada de Ni y Fe de al menos el 90% en masa en la capa catalítica (3), o que comprende una segunda aleación que contiene Ni y Co con una fracción acumulada de Ni y Co de al menos el 90% en masa en la capa catalítica (3), o que comprende una tercera aleación que contiene Ni, Co y Fe con una fracción acumulada de Ni, Co y Fe de al menos el 90% en masa en la capa catalítica (3). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0003] Fibra de electrodo, electrodo, celda de electrólisis y procedimiento para la fabricación de la fibra de electrodo y el electrodo
[0005] Convencionalmente, el hidrógeno y el oxígeno se pueden producir, por ejemplo, en un entorno alcalino mediante la electrólisis del agua. La electrólisis se genera en una celda de electrólisis, en donde en un ánodo de la celda de electrólisis tiene lugar la reacción 4OH- → 2H₂O O₂ 4e<->y en un cátodo de la celda electrólisis tiene lugar la reacción 2H₂O 2e<->→ 2OH<->+ H₂. La celda de electrólisis puede contener una membrana que separa el ánodo del cátodo. En la celda de electrólisis, se requiere una tensión específica para alcanzar la tasa de producción deseada (proporcional a la corriente eléctrica total), que debe ser lo más baja posible por razones de eficiencia. La tensión requerida depende, entre otros factores, de la actividad catalítica de los electrodos. Los electrodos con buena actividad catalítica presentan, por ejemplo, partículas recubiertas con una capa catalítica. Las partículas entran en contacto entre sí para permitir la conductividad eléctrica entre ellas. Las partículas pueden consistir, por ejemplo, en partículas de carbono. Sin embargo, estos electrodos presentan la desventaja de ser mecánicamente susceptibles a daños. En otro ejemplo, los electrodos presentan una espuma de níquel. Sin embargo, la espuma de níquel tiene la desventaja de que puede perforar la membrana.
[0007] En PÉREZ-ALONSO FJ ET AL: "Electrodos de Ni/Fe preparados por electrodeposición sobre diferentes sustratos para la reacción de desprendimiento de oxígeno en medio alcalino", REVISTA INTERNACIONAL DE ENERGÍA DE HIDRÓGENO, ELSEVIER, ÁMSTERDAM, Países Bajos, Vol. 39, N.º 10, 22 de enero de 2014 (22/01/2014), páginas 5204-5212, XP028627806, ISSN: 0360-3199, DOI: 10.1016/J.IJHYDENE.
[0008] 2013.12.186; la solicitud US 2009/050362 A1 y en ZHU SILU ET. AL: 1, Modificación de fieltro de fibra de acero inoxidable mediante autocrecimiento in situ por inducción electroquímica como electrodo de catálisis robusto para la reacción de evolución de oxígeno 1, REVISTA INTERNACIONAL DE ENERGÍA DE HIDRÓGENO, ELSEVIER, ÁMSTERDAM, Países Bajos, Vol.45, N.º 3, 6 de diciembre de 2019 (06/12/2019), páginas 1810-1821, XP085983033, ISSN: 0360-3199, DOI: 10.1016/J.IJHYDENE.2019.11.052 se describen diferentes electrodos.
[0010] El objeto de la presente invención consiste por lo tanto en proporcionar un electrodo y una celda de electrólisis con el electrodo, así como un procedimiento para producir el electrodo, en donde el electrodo no es muy susceptible al daño mecánico.
[0012] La fibra de electrodo, según la invención, comprende una fibra de acero inoxidable, un recubrimiento adhesivo y una capa catalítica. La fibra de acero inoxidable es de acero inoxidable con un contenido de Ni (níquel) de al menos un 1 % en masa, y en particular de al menos un 8 % en masa. El recubrimiento adhesivo se aplica directamente a la fibra de acero inoxidable, encapsula la fibra de acero y presenta al menos un 80 % de Ni en masa. La capa catalítica se aplica directamente al recubrimiento adhesivo y encapsula recubrimiento adhesivo. La capa catalítica también está compuesta por una primera, una segunda o una tercera aleación. La primera aleación contiene Ni y Fe (hierro) con una proporción combinada de al menos el 90 % de masa de Ni y Fe en la capa catalítica. La segunda aleación contiene Ni y Co (cobalto) con una proporción combinada de al menos el 90 % de masa de Ni y Co en la capa catalítica. La tercera aleación contiene Ni, Co y Fe (hierro) con una proporción combinada de al menos el 90 % de masa de Ni, Co y Fe en la capa catalítica.
[0014] Ventajosamente, la fibra de electrodo es menos susceptible a daños mecánicos, especialmente en comparación con un electrodo convencional cuyas partículas están en contacto. Además, la perforación de la membrana es improbable gracias a la flexibilidad de la fibra del electrodo al entrar en contacto con la membrana. Además, la inclusión de la capa catalítica reduce ventajosamente la resistencia de activación al realizar una electrólisis con la fibra del electrodo utilizada en un electrodo. La capa catalítica se adhiere firmemente a la fibra de acero inoxidable mediante la aplicación del recubrimiento adhesivo. Además, el recubrimiento adhesivo conecta la capa catalítica a la fibra de acero inoxidable con una resistencia óhmica baja. Debido a las ventajas mencionadas, la fibra de electrodo es especialmente adecuada para su uso en electrodos de componentes electroquímicos, preferentemente en la electrólisis del agua.
[0016] La fibra de acero inoxidable se compone preferentemente de acero inoxidable y, opcionalmente de impurezas inevitables y/o aditivos relacionados con el proceso.
[0018] Según la invención, el recubrimiento adhesivo presenta un contenido de Ni de al menos el 90% en masa. Preferentemente, el recubrimiento adhesivo está compuesto de Ni y, opcionalmente, de impurezas inevitables.
[0019] La primera aleación está compuesta preferentemente de Ni y Fe con una proporción combinada de Ni y Fe de al menos el 95 % en masa, o está compuesta de Ni y Fe y, opcionalmente, de impurezas inevitables. La segunda aleación está compuesta preferentemente de Ni y Co con una proporción combinada de Ni y Co de al menos el 95 % en masa, o está compuesta de Ni y Co y, opcionalmente, de impurezas inevitables. La tercera aleación está compuesta preferentemente de Ni, Co y Fe con una proporción combinada de al menos el 95 % en masa, o está compuesta de Ni, Co y Fe y, opcionalmente, de impurezas inevitables.
[0020] En la primera aleación, la relación molar n(Ni)/n(Fe) se encuentra según la invención en un rango de 6 a 12, en particular de 8 a 10, en donde n(Ni) es la cantidad de Ni en la primera aleación y n(Fe) es la cantidad de Fe en la primera aleación. En la segunda aleación, la relación molar n(Ni)/n(Co) se encuentra según la invención en un rango de 5/3 a 9/3, en particular, de 6/3 a 8/3 o de 6,5/3 a 7,5/3, en donde n(Ni) es la cantidad de Ni en la segunda aleación y n(Co) es la cantidad de Co en la segunda aleación. En la tercera aleación, la relación molar n(Ni)/n(Co) se encuentra según la invención en el rango de 0,2 a 3, y la relación molar n(Fe)/n(Co) se encuentra preferentemente en el rango de 1 a 12, en donde n(Ni) es la cantidad de Ni en la tercera aleación, n(Co) es la cantidad de Co en la tercera aleación y n(Fe) es la cantidad de Fe en la tercera aleación.
[0021] El grosor del recubrimiento adhesivo se encuentra preferentemente en el rango de 0,05 μm a 0,1 μm. Esto garantiza una adhesión especialmente buena de la capa catalítica a la fibra de acero inoxidable. Se prefiere que el grosor de la capa catalítica sea de 0,01 μm a 0,5 μm, especialmente, de 0,1 μm a 0,2 μm. Este límite superior garantiza que no se produzcan tensiones mecánicas excesivas en la capa catalítica, evitando así el desprendimiento y la formación de grietas en la misma. El diámetro de la fibra de acero inoxidable se encuentra preferentemente en el rango de 0,01 μm a 200 μm, en particular de 0,3 μm a 200 μm.
[0022] Según la invención, el acero inoxidable contiene un máximo de 40 % en masa de Ni. El acero inoxidable presenta al menos un elemento seleccionado del grupo:
[0023] - de 0,1 % en masa a 40 % en masa, en particular, de 10 % en masa a 40 % en masa, Cr (cromo),
[0024] - de 0,01% en masa a 0,2% en masa C (carbono),
[0025] - de 0,1 % en masa a 8 % en masa de Mo (molibdeno),
[0026] - de 0,1% en masa a 1% en masa Al (aluminio),
[0027] - de 0,1 % en masa a 2 % en masa de Nb (niobio),
[0028] - de 0,1 % en masa a 1 % en masa Ti (titanio),
[0029] - de 0,1 % en masa a 1 % en masa de Cu (cobre),
[0030] - de 0,1% en masa a 3% en masa Mn (manganeso),
[0031] - de 0,1 % en masa a 3 % en masa de Si (silicio),
[0032] - de 0,01% en masa a 0,4% en masa N (nitrógeno),
[0033] - de 0,01 % en masa a 0,1 % en masa de P (fósforo),
[0034] - de 0,01 % en masa a 0,1 % en masa de S (azufre),
[0035] - de 0,01 % en masa a 5 % en masa de uno o más elementos adicionales, en donde el elemento o elementos adicionales no están mencionados en la lista anterior y no contienen hierro ni níquel,
[0036] en donde el resto es hierro e impurezas inevitables. Entre ellos se incluyen los siguientes aceros: 1.4404 (X2CrNiMo17-12-2), 1.4581 (GX5CrNi- MoNb19-11-2), 1.4876 (X10NiCrAITi32-20) y 1.4562 (X1NiCrMoCu32-28-7).
[0037] Es posible que la fibra de acero inoxidable esté recubierta de un metal precioso. El metal precioso puede estar dispuesto en el lado del recubrimiento adhesivo opuesto a la capa catalítica. El metal precioso puede ser, por ejemplo, platino (Pt) o estar compuesto íntegramente de Pt, salvo impurezas inevitables. Preferentemente, dicha fibra de acero inoxidable está dispuesta en un cátodo. El metal precioso puede ser, por ejemplo, iridio (Ir) o estar compuesto íntegramente de Ir, salvo impurezas inevitables. Preferentemente, dicha fibra de acero inoxidable está dispuesta en un ánodo.
[0038] El fieltro según la invención comprende la fibra de electrodo o varias fibras de electrodo. El fieltro es poroso y, por lo tanto, presenta una gran superficie. Gracias a esta gran superficie, también es posible una alta conversión de material por unidad de tiempo durante la electrólisis del agua. Resulta concebible que prácticamente toda la superficie del fieltro esté recubierta por el recubrimiento adhesivo. Pueden existir zonas no recubiertas por el recubrimiento adhesivo, por ejemplo, en los puntos de contacto entre las fibras del electrodo y/o en una o más conexiones eléctricas del fieltro.
[0039] El electrodo conforme a la invención comprende preferentemente el fieltro. El electrodo comprende preferentemente un soporte en el que se dispone y se fija el fieltro. Por ejemplo, el fieltro se puede introducir en una celda electroquímica, en particular, una celda de electrólisis, y fijarse mediante fuerzas mecánicas. Esto proporciona al electrodo una gran resistencia. Se prefiere que el soporte sea un tejido. El soporte es preferiblemente poroso para que el agua, que se descompone en hidrógeno y oxígeno durante la electrólisis, pueda llegar fácilmente al fieltro. El tejido se puede fabricar poroso de manera especialmente sencilla.
[0040] La celda electrolítica conforme a la invención presenta el electrodo según la invención o una forma de ejecución preferida del mismo y está diseñada para separar el agua por electrólisis. La celda electrolítica también puede presentar el agua que entra en contacto con el electrodo.
[0041] La celda electrolítica presenta preferentemente una membrana. Preferentemente, el electrodo entra en contacto con la membrana. La membrana puede estar configurada para permitir el paso de iones de hidróxido. Es preferible que el electrodo sea un ánodo. Alternativa o adicionalmente, es preferible que un cátodo de la celda de electrólisis esté conformado por el electrodo conforme a la invención o una forma de ejecución preferida del mismo. La membrana puede separar el ánodo del cátodo.
[0042] También resulta concebible que una pluralidad de celdas de electrólisis esté conectada entre sí conformando una pila.
[0043] El procedimiento según la invención comprende los pasos: a) suministrar una fibra de acero inoxidable que comprende acero inoxidable con un contenido de Ni de al menos 1 % en masa, en particular, al menos 8 % en masa, y un máximo de 40 % en masa de Ni; b) recubrir la fibra de acero inoxidable con un recubrimiento adhesivo aplicado directamente a la fibra de acero inoxidable por deposición electrolítica a partir de una primera solución que, durante la deposición del recubrimiento adhesivo, fluye a lo largo de la fibra de acero inoxidable mediante un flujo forzado, en donde el recubrimiento adhesivo presenta un contenido de Ni de al menos 90 % en masa; c) recubrir el recubrimiento adhesivo con una capa catalítica aplicada directamente al recubrimiento adhesivo por deposición electrolítica a partir de una segunda solución que, durante la deposición de la capa catalítica, fluye a lo largo del recubrimiento adhesivo mediante un flujo forzado, produciendo así una fibra de electrodo, en donde la capa catalítica presenta:
[0044] - una primera aleación que comprende Ni y Fe con una proporción combinada de Ni y Fe de al menos 90 % en masa en la capa catalítica, en donde en la primera aleación la relación molar n(Ni)/n(Fe) está en un rango de 6 a 12; o
[0045] - una segunda aleación que comprende Ni y Co con una proporción combinada de Ni y Co de al menos 90 % en masa en la capa catalítica, en donde en la segunda aleación la relación molar n(Ni)/n(Co) está en un rango de 5/3 a 9/3; o
[0046] - una tercera aleación que comprende Ni, Co y Fe con una proporción combinada de Ni, Co y Fe de al menos 90 % en masa en la capa catalítica, en donde en la tercera aleación la relación molar n(Ni)/n(Co) está en un rango de 0,2 a 3 y la relación molar n(Fe)/n(Co) está en un rango de 1 a 12. Al permitir que la primera solución fluya en el paso b) y la segunda solución fluya en el paso c), se reduce la resistencia a la difusión. De esta manera se garantiza que la fibra de acero inoxidable y el recubrimiento adhesivo se apliquen de forma especialmente uniforme a lo largo de toda su superficie. Por ejemplo, los pasos b) y c) se pueden realizar en una celda de flujo. La velocidad media del flujo de la primera solución y/o la segunda solución en la celda de flujo puede oscilar entre los 0,1 cm/s y 10 cm/s.
[0047] También resulta concebible que en el paso b) la fibra de acero inoxidable se recubra con el recubrimiento adhesivo mediante deposición química sin corriente eléctrica a partir de la primera solución, mediante CVD (deposición química en fase de vapor) y/o mediante ALD (deposición atómica en capa).
[0048] Se prefiere que en el paso a) una o más fibras de acero inoxidable se proporcionen como un fieltro. Al hacer fluir la primera solución en el paso b) y la segunda solución en el paso c) el fieltro se recubre con el recubrimiento adhesivo y la capa catalítica de forma especialmente uniforme a lo largo de toda su superficie. Se prefiere particularmente cuando en el paso a) el fieltro se dota de una o más fibras de acero inoxidable mediante deformación mecánica, en particular, mediante prensado y/o laminado.
[0049] Preferentemente, el procedimiento comprende el paso d) la fijación del fieltro sobre un soporte produciendo así un electrodo.
[0050] En el paso c), la temperatura de la segunda solución se encuentra entre 20 °C y 40 °C. Sorprendentemente, esto dio como resultado una superficie porosa de la capa catalítica. La superficie porosa tiene la ventaja de que presenta una gran área, lo que permite una mayor conversión de masa por unidad de tiempo durante la electrólisis del agua que la que sería posible sin ella.
[0051] Se prefiere que el procedimiento incluya los pasos: a1) Reducción de una capa de óxido dispuesta sobre la superficie de la fibra de acero inoxidable antes de recubrirla con el recubrimiento adhesivo. Esto permite que el recubrimiento adhesivo se adhiera con mayor firmeza a la fibra de acero inoxidable que si la capa de óxido aún estuviera presente. Se prefiere que en el paso a1) se ejecute una reacción de la capa de óxido con un ácido, en particular, ácido sulfúrico y/o ácido nítrico, y/o se aplique una tensión eléctrica que reduzca la fibra de acero inoxidable. El ácido sulfúrico puede tener, por ejemplo, una concentración de 0,5 mol/l a 2 mol/l. El límite superior de 2 mol/l puede evitar la conformación de una capa de óxido pasivante. El ácido nítrico puede tener, por ejemplo, una concentración de 0,5 mol/l a 2 mol/l.
[0052] La primera solución puede contener una sal de níquel, seleccionada en particular del grupo: Ni(NO<3>)<2>•6H<2>O, NiCl<2>, NiSO<4>, Ni<2>(SO<4>)<3>. La concentración de c(Ni) de los iones de níquel en la primera solución puede estar, por ejemplo, en el rango de 0,001 mol/l a 0,5 mol/l.
[0053] Para producir la primera aleación, la segunda solución puede contener una sal de níquel y una sal de hierro. La sal de níquel se puede seleccionar, por ejemplo, del grupo: Ni(NO<3>)<2>•6H<2>O, NiCl<2>, NiSO<4>, Ni<2>(SO<4>)<3>. La sal de hierro se puede seleccionar, por ejemplo, del grupo: Fe(NO<3>)<3>•9H<2>O, FeCl<3>. La concentración de c(Ni) de los iones de níquel en la segunda solución puede estar, por ejemplo, en el rango de 0,001 mol/l a 0,5 mol/l. La concentración de c(Fe) de iones de hierro en la segunda solución se selecciona de tal manera que la relación c(Ni)/(c(Fe) se encuentre en un rango de 6 a 12, en particular, de 7 a 10.
[0054] Para producir la segunda aleación, la segunda solución puede contener una sal de níquel y una sal de cobalto. La sal de níquel se puede seleccionar, por ejemplo, del grupo: Ni(NO<3>)<2>•6H<2>O, NiCl<2>, NiSO<4>, Ni<2>(SO<4>)<3>. La sal de cobalto se puede seleccionar, por ejemplo, del grupo: CoCl<2>, Co(NO<3>)<2>•6H<2>O. La concentración de los iones de níquel en la segunda solución puede estar, por ejemplo, en el rango de 0,5 mol/l a 1 mol/l. La concentración de c(Co) de iones de cobalto en la segunda solución se selecciona de tal manera que la relación c(Ni)/(c(Co) se encuentra en un rango de 5/3 a 9/3.
[0055] Para producir la tercera aleación, la segunda solución puede contener una sal de níquel, una sal de cobalto y una sal de hierro. La sal de níquel se puede seleccionar, por ejemplo, del grupo: Ni(NO<3>)<2>•6H<2>O, NiCl<2>, NiSO<4>, Ni<2>(SO<4>)<3>. La sal de hierro se puede seleccionar, por ejemplo, del grupo: Fe(NO<3>)<3>•6H<2>O, FeCl<3>. La sal de cobalto se puede seleccionar, por ejemplo, del grupo: CoCl<2>, Co(NO<3>)<2>•9H<2>O. La concentración de los iones de níquel en la segunda solución puede estar, por ejemplo, en el rango de 0,005 mol/l a 1 mol/l. La concentración de c(Co) de iones de cobalto en la segunda solución se selecciona de tal manera que la relación c(Ni)/(c(Co) se encuentre en un rango de 0,2 a 3. La concentración de c(Fe) de iones de hierro en la segunda solución se selecciona de tal manera que la relación c(Fe)/(c(Co) se encuentre en un rango de 1 a 12.
[0056] El paso b) se puede ejecutar hasta que el grosor del recubrimiento adhesivo esté en el rango de 0,05 μm a 0,1 μm. El paso c) se puede ejecutar hasta que el grosor de la capa catalítica esté en el rango de 0,01 μm a 0,5 μm, en particular, de 0,1 μm a 0,2 μm.
[0057] El acero inoxidable contiene conforme a la invención un máximo de 40 % en masa de Ni. El acero inoxidable presenta al menos un elemento seleccionado del grupo:
[0058] - de 0,1 % en masa a 40 % en masa, en particular, de 10 % en masa a 40 % en masa, Cr (cromo),
[0059] - de 0,01% en masa a 0,2% en masa C (carbono),
[0060] - de 0,1 % en masa a 8 % en masa de Mo (molibdeno), - de 0,1% en masa a 1% en masa Al (aluminio), - de 0,1 % en masa a 2 % en masa de Nb (niobio),
[0061] - de 0,1 % en masa a 1 % en masa Ti (titanio),
[0062] - de 0,1 % en masa a 1 % en masa de Cu (cobre),
[0063] - de 0,1% en masa a 3% en masa Mn (manganeso),
[0064] - de 0,1 % en masa a 3 % en masa de Si (silicio),
[0065] - de 0,01% en masa a 0,4% en masa N (nitrógeno),
[0066] - de 0,01 % en masa a 0,1 % en masa de P (fósforo),
[0067] - de 0,01 % en masa a 0,1 % en masa de S (azufre),
[0068] - de 0,01 % en masa a 5 % en masa de uno o más elementos adicionales, en donde el elemento o elementos adicionales no están mencionados en la lista anterior y no contienen hierro ni níquel,
[0069] en donde el resto es hierro e impurezas inevitables. Entre ellos se incluyen los siguientes aceros: 1.4404 (X2CrNiMo17-12-2), 1.4581 (GX5CrNi- MoNb19-11-2), 1.4876 (X10NiCrAITi32-20) y 1.4562 (X1NiCrMoCu32-28-7).
[0070] A continuación, la presente invención se explica detalladamente en base a los dibujos incluidos. Las figuras muestran:
[0071] Figura 1: un corte transversal a través de una fibra de electrodo.
[0072] Figura 2: una vista en planta de un electrodo.
[0073] Como se puede observar en la figura 1, una fibra de electrodo 4 presenta una fibra de acero inoxidable 1, un revestimiento adhesivo 2 y una capa catalítica 3. La fibra de acero inoxidable 1 presenta acero inoxidable con un contenido de Ni de al menos un 1 % en masa, y en particular de al menos un 8 % en masa. El recubrimiento adhesivo 2 se aplica directamente a la fibra de acero inoxidable 1 y encapsula la fibra de acero inoxidable. Además, el recubrimiento adhesivo 2 presenta un contenido de Ni de al menos el 90% en masa. La capa catalítica 3 se aplica directamente al recubrimiento adhesivo 2 y encapsula el recubrimiento adhesivo 2. La capa catalítica 3 presenta:
[0074] - una primera aleación que contiene Ni y Fe con una proporción combinada de al menos el 90 % de masa de Ni y Fe en la capa catalítica, o
[0075] - una segunda aleación que contiene Ni y Co con una proporción combinada de al menos el 90 % de masa de Ni y Co en la capa catalítica, o
[0076] - una tercera aleación que contiene Ni, Co y Fe con una proporción combinada de al menos el 90 % de masa de Ni, Co y Fe en la capa catalítica.
[0077] En la primera aleación, la relación molar n(Ni)/n(Fe) se encuentra en un rango de 6 a 12, en la segunda aleación, la relación molar n(Ni)/n(Co) se encuentra en un rango de 5/3 a 9/3 y/o en la tercera aleación, la relación molar n(Ni)/n(Co) se encuentra en un rango de 0,2 a 3 y la relación molar n(Fe)/n(Co) se encuentra en un rango de 1 a 12.
[0078] Un grosor del recubrimiento adhesivo 2 también puede encontrarse, por ejemplo, en el rango de 0,05 μm a 0,1 μm. Un grosor de la capa catalítica 3puede encontrarse, por ejemplo, en el rango de 0,01 μm a 0,5 μm, en particular, de 0,1 μm a 0,2 μm. Un diámetro de la fibra de acero inoxidable 1 se puede encontrar en el rango de 0,01 μm a 200 μm, especialmente, de 0,3 μm a 200 μm.
[0079] El acero inoxidable contiene un máximo de 40 % en masa de Ni. El acero inoxidable puede presentar al menos un elemento seleccionado del grupo:
[0080] - de 0,1 % en masa a 40 % en masa, en particular, de 10 % en masa a 40 % en masa Cr, - de 0,01% en masa a 0,2% en masa C,
[0081] - de 0,1% en masa a 8% en masa Mo,
[0082] - de 0,1% en masa a 1% en masa Al,
[0083] - de 0,1% en masa a 2% en masa Nb,
[0084] - de 0,1% en masa a 1% en masa Ti,
[0085] - de 0,1% en masa a 1% en masa Cu,
[0086] - de 0,1% en masa a 3% en masa Mn,
[0087] - de 0,1% en masa a 3% en masa Si,
[0088] - de 0,01% en masa a 0,4% en masa N,
[0089] - de 0,01% en masa a 0,1% en masa p,
[0090] - de 0,01% en masa a 0,1% en masa S,
[0091] - de 0,01 % en masa a 5 % en masa de uno o más elementos adicionales, en donde el elemento o elementos adicionales no están mencionados en la lista anterior y no contienen hierro ni níquel,
[0092] en donde el resto es hierro e impurezas inevitables.
[0093] La figura 2 muestra una vista en planta de un recorte de un electrodo 10. La fibra del electrodo 4, o varias de las fibras del electrodo 4, tienen la forma de un fieltro 12. Además, la figura 2 muestra que el electrodo 10 puede presentar un soporte 11 y que el fieltro 12 puede estar dispuesto sobre el soporte 11. El soporte 11 puede estar diseñado poroso. Esto se puede lograr, tal como se muestra en la figura 2, por ejemplo, cuando el soporte 11 presenta un tejido 13 o está hecho del tejido 12. El tejido 13 presenta una pluralidad de mallas 14, cada una de las cuales delimita un canal 15, en donde el agua puede fluir a través del tejido 13 mediante el canal 15.

Claims (13)

1. REIVINDICACIONES
1. Fibras de electrodo con:
- una fibra de acero inoxidable (1) que presenta un acero inoxidable que comprende una proporción de Ni de al menos 1 % en masa, en particular, al menos 8 % en masa, y un máximo de 40 % en masa de Ni,
- un revestimiento adhesivo (2) que se aplica directamente sobre la fibra de acero inoxidable (1) y la recubre, y que presenta un contenido de Ni de al menos el 90 % en masa, y
- una capa catalítica (3), que se aplica directamente sobre el recubrimiento adhesivo (2) y encapsula el recubrimiento adhesivo (2), así como
- una primera aleación que comprende Ni y Fe con una proporción combinada de Ni y Fe de al menos 90 % en masa en la capa catalítica (3), en donde en la primera aleación la relación molar n(Ni)/n(Fe) está en un rango de 6 a 12; o
- una segunda aleación que comprende Ni y Co con una proporción combinada de Ni y Co de al menos 90 % en masa en la capa catalítica (3), en donde en la segunda aleación la relación molar n(Ni)/n(Co) está en un rango de 5/3 a 9/3; o
- una tercera aleación que comprende Ni, Co y Fe con una proporción combinada de Ni, Co y Fe de al menos 90 % en masa en la capa catalítica (3), en donde en la tercera aleación la relación molar n(Ni)/n(Co) está en un rango de 0,2 a 3 y la relación molar n(Fe)/n(Co) está en un rango de 1 a 12.
2. Fibra de electrodo según la reivindicación 1, en donde el grosor de la capa catalítica (3) se encuentra en un rango de 0,01 μm a 0,5 μm, en particular de 0,1 μm a 0,2 μm.
3. Fibra de electrodo según la reivindicación 1 ó 2, en donde el acero inoxidable comprende al menos un elemento seleccionado del grupo:
- de 0,1 % en masa a 40 % en masa, en particular, de 10 % en masa a 40 % en masa Cr,
- de 0,01% en masa a 0,2% en masa C,
- de 0,1% en masa a 8% en masa Mo,
- de 0,1% en masa a 1% en masa Al,
- de 0,1% en masa a 2% en masa Nb,
- de 0,1% en masa a 1% en masa Ti,
- de 0,1% en masa a 1% en masa Cu,
- de 0,1% en masa a 3% en masa Mn,
- de 0,1% en masa a 3% en masa Si,
- de 0,01% en masa a 0,4% en masa N,
- de 0,01% en masa a 0,1% en masa p,
- de 0,01% en masa a 0,1% en masa S,
- de 0,01 % en masa a 5 % en masa de uno o más elementos adicionales, en donde el elemento o los elementos adicionales no están mencionados en la lista anterior y no contienen hierro, en donde el resto es hierro e impurezas inevitables.
4. Fieltro que comprende una o más fibras de electrodo (4) según una de las reivindicaciones 1 a 3.
5. Electrodo con un fieltro (12) según la reivindicación 4.
6. Electrodo según la reivindicación 5, en donde el electrodo (10) presenta un soporte (11) sobre el que está fijado el fieltro (12).
7. Electrodo según la reivindicación 6, en donde el soporte (11) comprende un tejido (13).
8. Celda de electrólisis con un electrodo (10) según una de las reivindicaciones 5 a 7, en donde la celda de electrólisis está diseñada para dividir el agua por división electrolítica.
9. Celda de electrólisis según la reivindicación 8, en donde la celda de electrólisis presenta una membrana que está especialmente diseñada para dejar pasar iones de hidróxido y/o que entra en contacto con el electrodo (10).
10. Celda de electrólisis según la reivindicación 8 ó 9, en donde el electrodo (10) es un ánodo.
11. Procedimiento para la fabricación de una fibra de electrodo (1) según una de las reivindicaciones 1 a 3, con los siguientes pasos:
a) Suministro de la fibra de acero inoxidable (1);
b) Recubrimiento de la fibra de acero inoxidable (1) con el recubrimiento adhesivo (2) que se aplica directamente sobre la fibra de acero inoxidable (1) mediante deposición electrolítica a partir de una primera solución que, mientras se deposita el recubrimiento adhesivo (2), fluye a lo largo de la fibra de acero inoxidable (1) mediante un flujo forzado;
c) Recubrimiento del recubrimiento adhesivo (2) con la capa catalítica (3), que se aplica directamente sobre el recubrimiento adhesivo (2) por deposición electrolítica a partir de una segunda solución que, mientras se deposita la capa catalítica (3), fluye a lo largo del recubrimiento adhesivo (2) mediante un flujo forzado generando así la fibra de electrodo (4).
12. Procedimiento según la reivindicación 11, en el que en el paso a) una o más de las fibras de acero inoxidable (1) se proporcionan como un fieltro (12) y el procedimiento comprende el paso d) fijar el fieltro (12) a un soporte (11) fabricando así un electrodo (10).
13. Procedimiento según la reivindicación 11 ó 12, en el que en el paso c) la temperatura de la segunda solución se encuentra en un rango de 20°C a 40°C.
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