FI58165B - ELEKTRODER FOER ELEKTROKEMISKA PROCESSER - Google Patents

ELEKTRODER FOER ELEKTROKEMISKA PROCESSER Download PDF

Info

Publication number
FI58165B
FI58165B FI3130/74A FI313074A FI58165B FI 58165 B FI58165 B FI 58165B FI 3130/74 A FI3130/74 A FI 3130/74A FI 313074 A FI313074 A FI 313074A FI 58165 B FI58165 B FI 58165B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
coating
titanium
matrix
paint
electrode according
Prior art date
Application number
FI3130/74A
Other languages
Finnish (fi)
Other versions
FI313074A (en
FI58165C (en
Inventor
Bernard Hesketh
Christopher Pownall
Nicholas William Jame Pumphrey
Original Assignee
Ici Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from GB49898/73A external-priority patent/GB1484015A/en
Application filed by Ici Ltd filed Critical Ici Ltd
Publication of FI313074A publication Critical patent/FI313074A/fi
Publication of FI58165B publication Critical patent/FI58165B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI58165C publication Critical patent/FI58165C/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/86Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
    • C25B11/04Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
    • C25B11/051Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
    • C25B11/073Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
    • C25B11/091Electrodes 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
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)
  • Primary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

\uffr·} W (11)KUUUUTUSjULKAISU rg^r jfg& A LJ ' V UTLÄGGN I NGSSKRIFT Oö I 00 C Patentti myönnetty 10 1.2 1930 (^5) pstent neddelat (51) K».ik.3/Iw.ci.3 c 25 B 11/04 SUOMI —FINLAND (21) F^ttlh*k#»rHi*-PM«Ktn»eknln| 313θΜ (22) Hikemlsplivl —Ameknlnpd·! 25.10.7^ ^ ^ (23) AlkupUvi—GlMghatadig 25 · 10.71* (41) Tullut JulktMluf — Bllvh offmtllg 2T.0U.75\ uffr ·} W (11) ANNOUNCEMENT rg ^ r jfg & A LJ 'V UTLÄGGN I NGSSKRIFT Oö I 00 C Patent granted 10 1.2 1930 (^ 5) pstent neddelat (51) K ».ik.3 / Iw.ci.3 c 25 B 11/04 FINLAND —FINLAND (21) F ^ ttlh * k # »rHi * -PM« Ktn »eknln | 313θΜ (22) Hikemlsplivl —Ameknlnpd ·! 25.10.7 ^ ^ ^ (23) AlkupUvi — GlMghatadig 25 · 10.71 * (41) Tullut JulktMluf - Bllvh offmtllg 2T.0U.75

Pktwtti- ]a rekilterihallltu* (44) Nlhttvikslpmon |i kuuL|utktlwn pvm. — 0 onPktwtti-] a rekilterihallltu * (44) Nlhttvikslpmon | i kuL | utktlwn pvm. - 0 on

Patent- och registantyrelMn ' Anrtktn utltgd oeh utl.»ki1ft*n publkvrrt 29-0Ö.Ö0 (32)(33)(31) Pyydatty Muolkaut —Begirt prlorket 26.10.73 11.02.7U Englanti-England(GB) U989Ö/73,Patent and Registration Office of the Court of First Instance of the United States of America »ki1ft * n publkvrrt 29-0Ö.Ö0 (32) (33) (31) Pyydatty Muolkaut —Begirt prlorket 26.10.73 11.02.7U England-England (GB) U989Ö / 73,

6175/7U6175 / 7U

(71) Imperial Chemical Industries Limited, Imperial. Chemical House,(71) Imperial Chemical Industries Limited, Imperial. Chemical House,

Millbank, London S.W.l, Englanti-England(GB) (72) Bernard Hesketh, Frodsham, Cheshire, Christopher Pownall, Runcorn,Millbank, London S.W.l, England-England (GB) (72) Bernard Hesketh, Frodsham, Cheshire, Christopher Pownall, Runcorn,

Cheshire, Nicholas William James Pumphrey, Runcorn, Cheshire, Englanti-England(GB) (7U) Oy Kolster Ab (5U) Elektrodeja sähkökemiallisia prosesseja varten - Elektroder för elektrokemiska processerCheshire, Nicholas William James Pumphrey, Runcorn, Cheshire, England-England (GB) (7U) Oy Kolster Ab (5U) Electrodes for electrochemical processes - Electrodes for electrochemical processors

Esillä oleva keksintö koskee elektrodeja sähkökemiallisia prosesseja varten. Erityisesti keksintö koskee elektrodeja, joihin kuuluu tukielin kalvoa muodostavasta metallista taikka kalvoa muodostavasta metalliseoksesta, jonka päällä on sähkökatalyyttisesti aktiivinen päällyste.The present invention relates to electrodes for electrochemical processes. In particular, the invention relates to electrodes comprising a support member of a film-forming metal or a film-forming alloy having an electrocatalytically active coating on it.

Patentissamme (UK patentti 1 U02 UlU), joka myös on julkaistu belgialaisena patenttina 788883, on kuvattu sähkökemiallisia prosesseja varten elekrodi, jolla on hyvä kestävyys oikosulun aiheuttamaa vahingoittumista vastaan ja johon kuuluu kalvoa muodostavasta metallista tai kalvoa muodostavasta metalliseoksesta valmistettu tukielin ja sen päällä sähkökatalyyttisesti aktiivinen päällyste, joka käsittää matriisin sähköäjohtavaa ainetta, jolla on sähkökatalyyttisiä ominaisuuksia ja upotettuna mainittuun matriisiin johtamatonta hiukkasmaista tai kuituista tulenkestävää ainettä.Our patent (UK patent 1 U02 UlU), also published as Belgian patent 788883, describes an electrode for electrochemical processes with good resistance to short-circuit damage, comprising a support member made of a film-forming metal or a film-forming alloy and an electrocatalytically active main on it. comprising an electrically conductive material of the matrix having electrocatalytic properties and a particulate or fibrous refractory material immersed in said matrix.

Sopivina tulenkestävinä aineina upotettaviksi sähköäjohtavan aineen matriisiin mainitaan mainitussa patenttijulkaisussa lasi, sirkoniumoksidi, alumiinioksidi, kvartsikuidut (esim. kvartsivilla), toriumdioksidi, titaanidioksidi ja alumosilikaatit.As suitable refractory materials for embedding in an electrically conductive matrix, glass, zirconia, alumina, quartz fibers (e.g. quartz wool), thorium dioxide, titanium dioxide and aluminosilicates are mentioned in said patent publication.

5816558165

Olemme nyt keksineet erityis tulenkestäviä aineita, joita edullisesti voidaan upottaa sähköäjohtavan aineen matriisiin.We have now discovered special refractories which can advantageously be embedded in an electrically conductive matrix.

Esillä olevan keksinnön mukaan saadaan aikaan sähkökemiallisia prosesseja varten elektoridi, johon kuuluu tukielin kalvoa muodostavasta metallista tai kalvoa muodostavasta metalliseoksesta ja tällä tukielimellä oleva sähkökatalyytti-sesti aktiivinen päällyste, johon kuuluu matriisi sähköäjohtavasta aineesta, jolla on sähkökatalyyttisiä ominaisuuksia, ja mainittuun matriisiin upotettua ei-johtavaa hiukkasmaista tai kuitumaista tulenkestävää ainetta. Tälle keksinnölle on tunnusomaista, että mainittu tulenkestävä aine sisältää hiukkasmaista sirkoniumsili-kaattia.According to the present invention, for electrochemical processes, there is provided an electrode comprising a support member of a film-forming metal or a film-forming alloy and an electrocatalytically active coating on said support member comprising a matrix of an electrically conductive material having electrocatalytic properties and an abrasive not embedded in said matrix. or fibrous refractory. The present invention is characterized in that said refractory material contains particulate zirconium silicate.

Kalvoa muodostavalla metallilla tarkoitamme jotakin metalleista titaani, — sirkonium, niobi, tantali taikka volframi. Kalvoa muodostavalla metalliseoksella tarkoitamme seosta,joka perustuu johonkin mainituista kalvoa muodostavista metalleista ja jolla on samanlaiset anodiset polarisaatio-ominaisuudet kuin kaupal- — lisesti puhtaalla kalvoa muodostavalla metallilla.By film-forming metal we mean one of the metals titanium, zirconium, niobium, tantalum or tungsten. By film-forming alloy we mean an alloy based on one of said film-forming metals and having similar anodic polarization properties to commercially pure film-forming metal.

Elektrodin tukielin on valmistettu jostakin kalvoa muodostavasta metallista titaani, sirkonium, niobi, tantali tai volframi taikka kalvoa muodostavasta metalliseoksesta. Edullisesti tukielin on valmistettu titaanista taikka titaaniin perustuvasta seoksesta, jolla on samanlaiset anodiset polaarisaatio-ominaisuudet kuin titaanilla. Elektrodin päällysteen matriisi voi olla muodostettu jostakin sähköäjohtavasta aineesta, jolla on sähkökatalyyttisiä ominaisuuksia, so. joka on aktiivinen siirtämään elektroneja elektrolyytistä allaolevaan elektrodi-rakenteen kalvoa muodostavaan metalliin tai metalliseokseen ja joka on vastustuskykyinen anodista hyökkäystä vastaan vesipitoisessa elektrolyytissä, joka sisältää kloridi-ioneja. Se voi esimerkiksi sisältää yhtä tai useampaa platinaryhmän metalleja, so. platinaa, rodiumia, iridiumia, ruteenia, osmiumia ja palladiumia ja/tai yhden tai useamman näiden metallien oksideja, reeniumia, reeniumtrioksidia, ~ magnetiittia, titaaninitridiä ja platinaryhmän metallien borideja, fosfideja ja silisideja. Se voi sisältää yhtä tai useampaa mainituista platinaryhmän metalleista ja/tai niiden oksideista sekoitettuna yhteen tai useampaan ei-jalon metal- "The electrode support member is made of a film-forming metal titanium, zirconium, niobium, tantalum or tungsten, or a film-forming alloy. Preferably, the support member is made of titanium or a titanium-based alloy having similar anodic polarization properties to titanium. The electrode coating matrix may be formed of an electrically conductive material having electrocatalytic properties, i. which is active to transfer electrons from the electrolyte to the underlying film-forming metal or alloy of the electrode structure and which is resistant to anodic attack in an aqueous electrolyte containing chloride ions. For example, it may contain one or more platinum group metals, i. platinum, rhodium, iridium, ruthenium, osmium and palladium and / or oxides of one or more of these metals, rhenium, rhenium trioxide, magnetite, titanium nitride and borides, phosphides and silicides of platinum group metals. It may contain one or more of said platinum group metals and / or their oxides mixed with one or more base metals. "

Iin oksidiin. Vaihtoehtoisesti se voi sisältää yhtä tai useampaa ei-jaloa metalli-oksidia yksinään taikka sekoituksena yhtä tai useampaa ei-jaloa metallioksidia ja ei-jaloa metallista kloorinpoistokatalyyttiä. Sopivia epäjaloja metalliok-sideja ovat esimerkiksi oksidit mainituista kalvoa muodostavista metalleista, tinadioksidi, germaniurndioksidi ja antimonin oksidit. Sopiviin kloorinpoistokata^ lyytteihin kuuluvat mangaanin, raudan, koboltin, nikkelin ja näiden seosten difluoridit, esimerkiksi kuten on selitetty UK patentissa 1 277 033. Erityisen sopiviin keksinnön mukaisiin sähköäjohtaviin aineisiin kuuluvat itse platina ja sellaiset aineet, jotka, perustuvat ruteenidioksidi/titaanidioksidiin ja rut.ee- 58165 nidioksidi/tinadioksidi/titaanidioksidiin.Iin oxidine. Alternatively, it may contain one or more non-noble metal oxides alone or in admixture with one or more non-noble metal oxides and a non-noble metal dechlorination catalyst. Suitable base metal oxides include, for example, oxides of said film-forming metals, tin dioxide, germanium dioxide and oxides of antimony. Suitable dechlorination catalysts include difluorides of manganese, iron, cobalt, nickel and mixtures thereof, for example as described in UK Patent 1,277,033. Particularly suitable electrically conductive materials of the invention include platinum itself and materials based on ruthenium dioxide / titanium dioxide and ruthenium. - 58165 carbon dioxide / tin dioxide / titanium dioxide.

Ei-johtavia tulenkestäviä aineita ovat mitkä tahansa hiukkasmaiset tai kuituiset aineet, jotka ovat kemiallisesti stabiileja ja vastustuskykyisiä sulamiselle lämpötiloissa, joita käytetään päällysteen valmistuksen aikana (lämpötilat ovat esimerkiksi alueella 1*00-500°C), ovat vastustuskykyisiä sähkökemiallista hyökkäystä vastaan, ovat ei-johtavia ja joilla on sähköiset ominaisuudet jotka valmistusprosessin aikana tämän keksinnön mukaisessa käytössä eivät olennaisesti muutu vuorovaikutuksessa siihen sähkökatalyyttisesti aktiiviseen aineeseen, jota matriisissa käytetään. Termillä ei-johtava tarkoitetaan tavallisesti il* eristysaineita, joiden sähkövastus huoneen lämpötilassa on alueella noin 10 22 .... -5 10 ohm cm erotuksena hyvistä johteista, joiden vastus on noin 10 ohm cm —2 9 ja puolijohteista, joiden vastus on noin 10 - 10 ohm cm ("Introduction toNon-conductive refractories are any particulate or fibrous materials that are chemically stable and resistant to melting at the temperatures used during coating manufacture (temperatures in the range of 1 * 00-500 ° C, for example), are resistant to electrochemical attack, are non- conductive and having electrical properties that during the manufacturing process in use in accordance with the present invention do not substantially change upon interaction with the electrocatalytically active substance used in the matrix. The term non-conductive usually refers to insulators having an electrical resistance at room temperature in the range of about 10 22 ... -5 10 ohm cm as opposed to good conductors with a resistance of about 10 ohm cm-29 and semiconductors with a resistance of about 10 - 10 ohm cm ("Introduction to

Solid State Physics", C Kittel Wiley and Sons, New York 1953). Tässä hakemuk- - sessa tarkoitamme, että tulenkestävä aine on ei-johtavaa suhteessa matriisissa käytettyyn sähköäjohtavaan aineeseen ja tällaisiin tulenkestäviin aineisiin kuuluvat ne, joiden vastus on suurempi kuin noin 10 ohm cm ja edullisesti alu-10 22 eella 10 - 10 ohm cm.Solid State Physics ", C. Kittel Wiley and Sons, New York 1953). In this application, we mean that a refractory material is non-conductive relative to the electrically conductive material used in the matrix, and such refractories include those having a resistance greater than about 10 ohms. cm and preferably alu-10 22 to 10 to 10 ohm cm.

Sanonnalla "upotettu" tarkoitamme päällysteitä, joissa ei-johtavat tulenkestävät osaset on sidottu yhteen matriisin sähköäjohtavan aineen kanssa.By "embedded" we mean coatings in which non-conductive refractory particles are bonded together with an electrically conductive material in the matrix.

Keksinnön mukaisen elektrodin päällysteen tulenkestävä aine, sirkonium-silikaatti, on hiukkasmuodossa. Sirkoniumsilikaatti voi olla läsnä luonnossa esiintyvänä sirkonina taikka synteettisenä yhdisteenä, jota saadaan esimerkiksi kuumentamalla komponenttioksidien ZrO^ ja SiO^ seosta taikka kuumentamalla yhdisteiden sellaisten seosta, jotka antavat komponenttioksideja kuumennettaessa.The refractory material of the electrode coating according to the invention, zirconium silicate, is in particulate form. The zirconium silicate may be present as a naturally occurring zirconium or as a synthetic compound obtained, for example, by heating a mixture of the component oxides ZrO 2 and SiO 2 or by heating a mixture of the compounds which give the component oxides upon heating.

Sirkoniumsilikaatti voi olla sekoitettu sirkoniumoksidikuitujen kanssa (esim. sirkoniumoksidikuitujen, jotka on valmistettu siten kuin on selitetty UK patenttijulkaisuissamme 1 U25 93^, 1 Uh5 331, 1 335 618 ja 1 360 197.Zirconium silicate may be mixed with zirconia fibers (e.g. zirconia fibers prepared as described in our UK Patents 1 U25 93 ^, 1 Uh5 331, 1 335 618 and 1 360 197).

Voidaan käyttää ei-kuituista, hiukkasmaista tulenkestävää ainetta, jossa hiukkaskoko vaihtelee laajalla alueella, esimerkiksi 0,05-200 mikronia, vaik-kakin edullinen kokoalue on 0,1-75 mikronia.A non-fibrous, particulate refractory can be used in which the particle size varies over a wide range, for example from 0.05 to 200 microns, although the preferred size range is from 0.1 to 75 microns.

Käytetyt tulenkestävät sirkoniumoksidikuidut ovat edullisesti sellaisia, että yksittäisen kuidun mikään mitta ei ylitä 1 mm.The refractory zirconia fibers used are preferably such that no dimension of a single fiber exceeds 1 mm.

Hiukkasmaisen tai kuituisen päällystematriisiin upotetun tulenkestävän aineen suhteellinen osuus on edullisesti 5~95 tilavuusprosenttia laskettuna päällysteen komponenttien kokonaistilavuudesta alla annetulla tavalla. Yleensä hiukkasmaisen tai kuituisen tulenkestävän aineen suhteellisen osuuden lisääminen johtaa jatkuvaan paranemiseen täten saadun päällysteen oikosulkuvastuksessa, vaikkakin jo varsin vähäisillä määrillä tulenkestävää ainetta (esim. 5~25 tilavuusprosenttia) yhtä on edullinen vaikutus oikosulkuvastukseen, erityisesti jos tulenkestävä aine on lisätty lopulliseen pintakerrokseen tai kerroksiin.The relative proportion of the particulate or fibrous refractory embedded in the coating matrix is preferably 5 to 95% by volume based on the total volume of the coating components as given below. In general, increasing the relative proportion of particulate or fibrous refractory results in a continuous improvement in the short-circuit resistance of the coating thus obtained, although even very small amounts of refractory (e.g., 5 ~ 25% by volume) have a beneficial effect on short-circuit resistance, especially if refractory is added.

581 65581 65

Itit

Tulenkestävän aineen edullinen suhteellinen osuus on alueella 20-90 tilavuusprosenttia laskettuna komponenttien kokonaistilavuudesta päällysteessä.The preferred relative proportion of refractory material is in the range of 20-90% by volume based on the total volume of the components in the coating.

Hiukkasmaisten tai kuituisten tulenkestävien aineiden tilavuusprosent-tiarvot perustuvat päällysteen komponenttien tilavuuksiin, jotka on laskettu päällysteen eri aineiden tunnetuista painoista ja näiden komponenttien ominaispainosta (esimerkiksi siten kuin ne on annettu teoksessa Handbook of Chemistry and Physics, 53 painos, 1972-3, julkaisija Chemical Rubber Company). Laskelmia suoritettaessa ei ole kiinnitetty mitään huomiota huokoisuuteen.Volume percentages for particulate or fibrous refractories are based on the volumes of coating components calculated from the known weights of the various coating materials and the specific gravity of these components (e.g., as given in Handbook of Chemistry and Physics, 53rd Edition, 1972-3, Chemical Rubber Company ). No attention has been paid to porosity when performing the calculations.

Keksinnön mukaiset elektrodit voidaan valmistaa polttomaalaustekniikalla, jossa metalli- ja/tai metallioksidipäällyste muodostetaan kalvoa muodostavalle metallitukielimelle sijoittamalla kerros maalikoostumusta, joka sisältää ter-misesti hajoavat yhdisteet kustakin metallista, jotka ovat luonteenomaisia lopulliselle päällysteelle, nestemäisessä kuljetinaineessa, puhdistetulle ja/tai syövytetylle tukielimen pinnalle, kuivatetaan maalikerros haihduttamalla nes- ^ temäinen kuljetin ja sitten poltetaan maalikerros kuumentamalla päällystetty tukielin sopivasti lämpötilaan 250-800°C maalin metallikomponenttien hajottamiseksi ja halutun päällysteen muodostamiseksi. Tulenkestävät hiukkaset tai kuidut voivat olla sekoitettuja edellä mainittuun maalikoostumukseen ennen tämän sijoittamista tukielimelle. Vaihtoehtoisesti tulenkestävät osaset tai kuidut voidaan lisätä edellä mainitun maalikoostumuksen muodostamalle kerrokselle tämän vielä ollessa juoksevassa tilassa tukielimen pinnalla, minkä jälkeen maalikerros kuivataan haihduttamalla nestemäinen kuljetusaine ja poltetaan tunnettuun tapaan.The electrodes of the invention can be fabricated by an incineration technique in which a metal and / or metal oxide coating is formed on a film-forming metal support member by depositing a layer of a paint composition containing thermally degradable compounds from each metal the paint layer by evaporating the liquid conveyor and then burning the paint layer by heating the coated support member to a suitable temperature of 250-800 ° C to decompose the metal components of the paint and form the desired coating. The refractory particles or fibers may be mixed with the above-mentioned paint composition before it is placed on the support member. Alternatively, the refractory particles or fibers may be added to the layer formed by the above-mentioned paint composition while it is still in a fluid state on the surface of the support member, after which the paint layer is dried by evaporating the liquid carrier and burned in a known manner.

Päällystetyt elektrodit rakennetaan edullisesti lisäämällä useita maa-likerroksia tukielimelle, kukin maalikerros kuivataan ja poltetaan ennen seu-raavan kerroksen lisäämistä. Edullisesti tätä samaa tekniikkaa, nimittäin sijoittamalla useita maalikerroksia ja kuivattamalla ja polttamalla kukin käytetty kerros, käytetään valmistettaessa elektrodeja tämän keksinnön mukaisesti käyttäen jompaa kunpaa edellä selitetyistä menetelmistä.The coated electrodes are preferably constructed by adding several layers of paint to the support member, each layer of paint being dried and fired before the next layer is added. Preferably, this same technique, namely by placing multiple layers of paint and drying and firing each layer used, is used in the manufacture of electrodes in accordance with the present invention using either of the methods described above.

Tulenkestäviä hiukkasia tai kuituja voi olla jokaisessa maalikerroksessa, jotka lisätään päällysteen rakentamiseksi.Refractory particles or fibers may be present in each paint layer that are added to build the coating.

Kun tulenkestävä aine on kuitujen muodossa, joiden keskimääräinen (mediaani) pituus on suurempi kuin 50 mikronia ja kun aine on sijoitettu maalikal-von pinnalle sen jälkeen kun maali on sijoitettu tukielimen pinnalle mutta sen vielä ollessa juoksevassa tilassa, on edullista lisätä kuituja vain ensimmäiseen taikka ensimmäisiin maalikerroksiin, ts. seuraavat maalikerrokset sijoitetaan sitten edellisten päälle lisäämättä tulenkestävää ainetta päällysteeseen. Kun tulenkestävä aine on ei-kuituisessa hiukkasmuodossa taikka hyvin lyhyiden kuitujen (mediaanipituus vähemmän kuin 50 mikronia) muodossa, on edullista sisällyttää aine maalikoostumukseen ennen maalin sijoittamista tukielimelle ja sisällyttää tulenkestävää ainetta kaikkiin taikka viimeisiin maalikerroksiin, joita käytetään päällysteen rakentamiseen.When the refractory material is in the form of fibers having an average (median) length of more than 50 microns and when the material is placed on the surface of the paint film after the paint is placed on the surface of the support member but still in a fluid state, it is preferable to add fibers only to the first or first to the paint layers, i.e. the subsequent paint layers are then placed on top of the previous ones without adding a refractory to the coating. When the refractory is in non-fibrous particulate form or in the form of very short fibers (median length less than 50 microns), it is preferred to incorporate the refractory prior to applying the paint to the support member and to include the refractory in all or final paint layers used to build the coating.

5 581655 58165

Esillä olevan keksinnön mukaisissa edullisissa elektrodeissa päällyste-matriisi sisältää ainakin yhtä platinaryhmän metallia alkuaine ja/tai oksidimuo-dossa ja ainakin yhden kalvoa muodostavan metallin oksidia. Näiden edullisten elektrodien valmistamiseksi sopivia termisesti hajoavia platinaryhmän metallien yhdisteitä käytettäväksi edellä mainituissa maalikoostumuksissa ovat platina-ryhmän metallien halidit ja halohappokompleksit, esim. RuCl^, RhCl^, H^PtClg, H^IrClg ja platinaryhmän metallien orgaaniset yhdisteet, esim. näiden metallien resinaatit ja alko-oksidit. Sopivia termisesti hajoavia yhdisteitä kalvoa muodostavista metalleista ovat alkoksidit, alkoksihalodit, joissa halogeeni on kloori, bromi tai fluori ja näiden metallien resinaatit. Edullisimpia, erityisesti kun päällystettävä elektroditukielin on titaania tai titaaniseosta, ovat alkyyliortoti-tanaatit, näiden osittain kondensoidut (hydrolysoidut) derivaatit, joita tavallisesti nimitetään alkyylipolytitanaateiksi ja alkyylihalotitanaatit, joissa halogeeni on kloori, bromi tai fluori, erityisesti näiden luokkien ne yhdisteet, joissa alkyyliryhmät sisältävät kukin kahdesta neljään hiiliatomia.In the preferred electrodes of the present invention, the coating matrix contains at least one platinum group metal in elemental and / or oxide form and at least one film-forming metal oxide. Suitable thermally decomposable platinum group metal compounds for use in the above paint compositions for the preparation of these preferred electrodes include platinum group metal halides and haloic acid complexes, e.g. RuCl 2, RhCl 2, H 2 PtCl 2, H 2 IrCl 2 and organic compounds of platinum group metals, e.g. resinates of these metals and alcohol-oxides. Suitable thermally decomposable compounds from the film-forming metals include alkoxides, alkoxy halides in which halogen is chlorine, bromine or fluorine, and resinates of these metals. Most preferred, especially when the electrode support member to be coated is titanium or a titanium alloy, are alkyl orthotitanates, their partially condensed (hydrolyzed) derivatives, commonly referred to as alkyl polytitanates, and alkyl halothitanates containing halogen of chlorine, bromine or fluorine, especially from two to four carbon atoms.

Maalikoostumus valmistetaan liuottamalla tai dispergoimalla ainakin yhden platinaryhmän metallin termisesti hajoavaa yhdistettä ja ainakin yhden kalvoa muodostavan metallin termisesti hajoavaa yhdistettä nestemäiseen kuljetinaineeseen, edullisesti alempaan alkanoliin, esim. alkanoliin, joka sisältää kahdesta kuuteen hiiliatomia molekyyliä kohden. Tulenkestävät hiukkaset tai kuidut suspensoidaan tähän maalikoostumukseen, jos ne on tarkoitus lisätä elektroditukielimelle samalla kertaa kuin maalikalvo.The paint composition is prepared by dissolving or dispersing a thermally decomposable compound of at least one platinum group metal and a thermally decomposable compound of at least one film-forming metal in a liquid carrier, preferably a lower alkanol, e.g. an alkanol containing two to six carbon atoms per molecule. The refractory particles or fibers are suspended in this paint composition if they are to be added to the electrode support member at the same time as the paint film.

Kun platinaryhmän metalli on lopullisessa päällystematriisissa kokonaan tai pääasiallisesti alkuainemuodossa, pelkistintä, esim. linalolia sisällytetään maalikoostumukseen ja lämpötila, jossa kukin maalikerros poltetaan, rajoitetaan . o maksimaalisesti noin C:een.When the platinum group metal is completely or mainly in elemental form in the final coating matrix, a reducing agent, e.g., linalool, is included in the paint composition and the temperature at which each paint layer is fired is limited. o to a maximum of about C.

Lopullisen elektrodin päällyste hyvin edullisesti koostuu seoksesta, jossa on platinaryhmän metallioksidia ja kalvoa muodostavaa metallioksidia, sisältäen 5-65 (edullisesti 25~50 %) painoprosenttia platinaryhmän metallioksidia mainitussa matriisissa, yhdessä hiukkasmaisen tai kuituisen tulenkestävän aineen kanssa, jota on upotettu matriisiin määrä, joka on 5~95 tilavuusprosenttia laskettuna päällysteen komponenttien kokonaistilavuudesta edellä annetulla tavalla määriteltynä.The coating of the final electrode very preferably consists of a mixture of platinum group metal oxide and film-forming metal oxide, containing 5-65 (preferably 25 ~ 50%) by weight of platinum group metal oxide in said matrix, together with a particulate or fibrous refractory material embedded in an amount 5 ~ 95% by volume based on the total volume of the coating components as defined above.

Edullisimmat keksinnön mukaiset elektrodit, jotka on tarkoitettu käytettäviksi anodeina elohopeakatodikennossa, sisältävät tukielimen titaanista taikka titaaniin perustuvasta seoksesta ja tämän päällä päällysteen, joka sisältää edellä määritellyllä tavalla 20-90 tilavuusprosenttia ei-johtavaa, hiukkasmaista tai kuituista tulenkestävää ainetta, matriisissa, jonka muodostavat ruteenidioksidi ja titaanidioksidi, sisältäen 50-75 painoprosenttia titaanidioksidia (sopivimmin 65~70 painoprosenttia titaanidioksidia). Keksinnön tämän suoritusmuodon erään muunnoksen 6 58165 mukaan voidaan kuitenkin aina 50 painoprosenttia ruteenidioksidista ja titaanidioksidista mainitussa matriisissa korvata yhdellä tai useammalla seuraavista aineista, tinadioksidi, germaniumdioksidi ja antimonin oksidit, kuten on selitetty UK patenttijulkaisussamme 1 35^ 897· Edulliset tätä modifioitua tyyppiä olevat päällysteet käsittävät matriisin, jossa on seuraava kolmekomponenttinen seos: 27~1*5 painoprosenttia ruteenidioksidia, 26-50 painoprosenttia titaanidioksidia ja 5“^Ö painoprosenttia tinadioksidia, yhdessä 20-90 tilavuusprosentin kanssa hiukkasmaista tai kuituista tulenkestävää ainetta.The most preferred electrodes of the invention for use as anodes in a mercury cathode cell comprise a support member of titanium or a titanium-based alloy and a coating containing 20-90% by volume of non-conductive, particulate or fibrous refractory oxide as defined above in a matrix , containing 50 to 75% by weight of titanium dioxide (preferably 65 to 70% by weight of titanium dioxide). However, according to a variant 6 58165 of this embodiment of the invention, up to 50% by weight of ruthenium dioxide and titanium dioxide in said matrix may be replaced by one or more of the following substances: tin dioxide, germanium dioxide and oxides of antimony, as described in our UK patent , having the following three-component mixture: 27 to 1% by weight of ruthenium dioxide, 26 to 50% by weight of titanium dioxide and 5% by weight of tin dioxide, together with 20 to 90% by volume of particulate or fibrous refractory material.

Eräässä toisessa modifikaatiossa päällysteet voivat sisältää tinadioksidia, germaniumdioksidia ja antimonin oksideja, joihin voi edelleen sisältyä jotakin muuta kloorinpoistokatalyyttiä kuin edellä selitettyä jalometallia tai jalometallioksi-dia. Edulliset tämäntyyppiset päällysteet koostuvat matriisista, joka on kolmikomponenttinen seos tinadioksidista ja antimonin oksideista (laskettuna Sb^O^ina) painosuhteessa SnO^Sb^O 5:1 - 100:1, ja 0,1 - 1,0 painoprosenttista mangaani- ^ difluoridia, yhdessä 20-90 tilavuusprosentin kanssa ei-johtavaa hiukkasmaista tai kuituista tulenkestävää ainetta.In another modification, the coatings may contain tin dioxide, germanium dioxide, and oxides of antimony, which may further include a dechlorination catalyst other than the noble metal or noble metal oxide described above. Preferred coatings of this type consist of a matrix of a three-component mixture of tin dioxide and antimony oxides (calculated as Sb 2 O 2) in a weight ratio of SnO 2 S 2 O 2 of 5: 1 to 100: 1, and 0.1 to 1.0% by weight of manganese difluoride, together with 20 to 90% by volume of a non-conductive particulate or fibrous refractory.

Nämä modifioidut päällysteet saadaan edullisesti sisällyttämällä maalikoos-tumukseen termisesti hajoavia yhdisteitä yhdestä tai useammasta seuraavista aineista: tina, germanium ja antimoni..Sopiviin tinan, germaniumin ja antimonin termisesti hajoaviin yhdisteisiin kuuluvat näiden alkuaineiden alkoksidit, niiden alkoksihalidit, joissa halogeeni on kloori, bromi tai fluori ja antimonihalidit.These modified coatings are preferably obtained by incorporating thermally decomposable compounds from one or more of the following substances: tin, germanium and antimony. Suitable thermally decomposable compounds of tin, germanium and antimony include alkoxides of these elements, their alkoxy halides with halogen or chlorine, and antimony halides.

On ymmärrettävä, että suhteelliset osuudet termisesti hajoavia yhdisteitä platinaryhmän metalleista, kalvoa muodostavasta metallista ja/tai tinasta ja/tai germaniumista ja/tai antimonista maalikoostumuksessa elektrodipäällysteen matriisin muodostamiseksi säädetään vastaamaan kemiallisesti ekvivalenttista pohjaa näiden alkuaineiden ja/tai niiden oksidien matriisissa haluttujen suhteellisten osuuksien kohdalta.It is to be understood that the relative proportions of thermally decomposable compounds of platinum group metals, film forming metal and / or tin and / or germanium and / or antimony in the paint composition to form the electrode coating matrix are adjusted to correspond to a chemically equivalent base in the desired matrix of these elements and / or their oxides.

Vaikka esillä olevan keksinnön mukaisia elektrodeja erityisen edullisesti käytetään anodeina elohopeakatodikennoissa alkalimetallikloridiliuosten elektrolyysissä, niitä voidaan myös käyttää muissa sähkökemiallisissa prosesseissa, mukaan- ” luettuna muut elektrolyyttiset prosessit, sähkökatalyysi, kuten esimerkiksi polttokennoissa, sähkösynteesi (elektrosynteesi) ja katodinen suojaus.Although the electrodes of the present invention are particularly preferably used as anodes in mercury cathode cells in the electrolysis of alkali metal chloride solutions, they can also be used in other electrochemical processes, including other electrolytic processes, electrocatalysis such as fuel cells, electrosynthesis and cathodic shielding.

Keksintöä selvitetään lisää seuraavilla esimerkeillä:The invention is further illustrated by the following examples:

Esimerkki 1 3 g ruteenitrikloridia, jota tuottaa Johnson Matthey Chemicals Limited ja joka sisältää 1*0 painoprosenttia ruteenia, liuotettiin 18,75 g:aan n-penta-nolia. Tähän liuokseen lisättiin 12 g tetra-n-butyyli-ortotitanaattia ja U,5 g "Zircosil 5" - sirkoniumsilikaattia, hiukkasten keskikoko 1,25 mikronia, jota valmistaa Associated Lead Manufacturers Limited ("Zircosil" on rekisteröity τ 58165 tavaramerkki). Tämä painokoostumue valittiin antamaan lopulliselle päällysteelle tilavuuskoostumus likimain 53 $ ZrSiO^ ja 47 # titaani- ja ruteeni-dioksideja. Maali sekoitettiin hyvin perusteellisesti ja sijoitettiin suihkuttamalla ennalta syövytetylle kokeelliselle titaanianodiosalle, joka käsitti 6 yhdensuuntaista lehteä, kukin 110 mm pitkää x 6 mm korkeata x 1 mm paksua. Lehtien yläreunat oli kiinnitetty yhdestä päästä 3 nm paksuun titaaniseen virran tulo-osaan ja toisesta päästä kulmakappaleeseen 2 mm paksusta titaanista, niin että lehdet oli jäykästi tuettu pysymään samansuuntaisesti rinnakkain.Example 1 3 g of ruthenium trichloride, produced by Johnson Matthey Chemicals Limited and containing 1 * 0% by weight of ruthenium, was dissolved in 18.75 g of n-pentanol. To this solution were added 12 g of tetra-n-butyl orthotitanate and 1.5 g of "Zircosil 5" zirconium silicate, an average particle size of 1.25 microns, manufactured by Associated Lead Manufacturers Limited ("Zircosil" is a registered trademark of τ 58165). This weight composition was chosen to give the final coating a volume composition of approximately $ 53 ZrSiO 2 and 47 # titanium and ruthenium dioxides. The paint was mixed very thoroughly and placed by spraying on a pre-etched experimental titanium anode section comprising 6 parallel sheets, each 110 mm long x 6 mm high x 1 mm thick. The upper edges of the leaves were attached at one end to a 3 nm thick titanium current inlet and at the other end to a corner piece of 2 mm thick titanium so that the leaves were rigidly supported to remain parallel in parallel.

Kun yksi kerros maalia oli lisätty titaanianodiosalle, maali kuivattiin lämpötilassa 180°C ja sitten poltettiin ilmassa lämpötilassa 450°c maalin muuttamiseksi ruteeni- ja titaanioksideiksi. Jäähdyttämisen jälkeen lisättiin toinen kerros maalia, kuivatettiin ja poltettiin. Tämä toistettiin kunnes riittävä määrä maalikerroksia oli lisätty. Kokonaismäärä oksideja plus sirko-"" niumsilikaattia polttamisen jälkeen oli ekvivalenttlnen 75 g:He päällystettä anodipinta-alan projektion neliömetriä kohden.After one coat of paint was added to the titanium anode portion, the paint was dried at 180 ° C and then fired in air at 450 ° C to convert the paint to ruthenium and titanium oxides. After cooling, a second layer of paint was added, dried and burned. This was repeated until a sufficient number of paint layers had been added. The total amount of oxides plus silicon "" silicon silicate after firing was equivalent to 75 g of coating per square meter of projection of the anode area.

Samanlainen kokeellinen titaanianodiosa päällystettiin samalla tavoin mutta tällä kertaa jättämällä "Zircosil 3" pois maalista. Normaalissa elektrolyysissä molemmat anodit läpäisivät saman virran identtisissä olosuhteissa lämpötilan, suolaliuoksen vahvuuden, kennojännitteen jne. suhteen. Kuitenkin upotettuna elohopeakatodiin 4 mm syvyyteen näyte, joka sisälsi "Zircosil 5” päällysteessä, läpäisi vain 260 A, kun taas näyte, joka oli päällystetty pelkästään ruteenin ja titaanin oksideilla otti oikosulkuvirran yli 1000 A.A similar experimental titanium anode part was coated in the same way but this time leaving "Zircosil 3" out of the paint. In normal electrolysis, both anodes passed the same current under identical conditions in terms of temperature, saline strength, cell voltage, and so on. However, when immersed in a mercury cathode to a depth of 4 mm, the sample containing “Zircosil 5” in the coating passed only 260 Å, while the sample coated with ruthenium and titanium oxides alone took a short-circuit current of more than 1000 A.

Virran, jonka otti näyte, joka oli päällystetty "Zircosil 3" ollessa mukana sekoitettujen ruteeni ja titaanioksidien muodostamassa matriisissa, voidaan laskea johtuvan yksinomaan elektrolyysistä ohuessa suolaliuoskalvossa, joka ympäröi lehtiä; tämän vuoksi ei todellisuudessa synny mitään oikosulku-virtaa suorasta elektronisesta kosketuksesta anodin ja elohopea-amalgaamakato-din välillä.The current taken by the sample coated with "Zircosil 3" in the matrix of mixed ruthenium and titanium oxides can be calculated to be due solely to electrolysis in a thin saline film surrounding the leaves; therefore, no short-circuit current actually results from direct electronic contact between the anode and the mercury amalgam roof.

Esimerkki 2 26,7 g "Hanovia 05X" nestemäistä kirkasta maalia, jonka oli valmistanut Engelhard Industries Limited, ohennettiin 13»? g:lla ohennusesanssia. Tähän liuokseen lisättiin 4,5 S "Zircosil 5". Maali sekoitettiin perusteellisesti ja maalattiin syövytetylle titaanianodiosalle, joka oli samanlainen kuin esir merkissä 1.Example 2 26.7 g of "Hanovia 05X" liquid clear paint manufactured by Engelhard Industries Limited was thinned to 13 »? g of dilution essence. To this solution was added 4.5 S "Zircosil 5". The paint was thoroughly mixed and painted on an etched titanium anode part similar to Example 1.

Tässä tapauksessa näyte kuivattiin lämpötilassa 180°C ja sitten poltettiin lämpötilassa 430°C kunkin maalauskerran jälkeen tuottamaan päällyste, joka käsitti matriisin eähkökatalyyttiseeti aktiivisesta platinametallista, johon lisäaineena oli dispergoitu epäorgaanista tulenkestävää ainetta. Lopullinen kokonaispäällyete oli ekvivalenttlnen 36 g (platina plus ZrSiO^) pääl- 8 58165 lysteelle anodiprojektiopinnan neliömetriä kohden. Tämä päällyste vastasi ti-lavuuskoostumukseltaan likimain 9 % platinaa ja 9"! % sirkoniumsilikaattia (ZrSiOr). Täten päällystetyillä titaanikaistaleilla oli alhainen ylipotentiaali ^ . 2 kloorikehitystä varten (80 mV virralla 10 kA/ra ) ja läpäisee virtaa vain 2-k A titaanikaistaleen cm kohden upotettuna lj· mm syvyyteen juoksevaan elohopeaan jännitteellä h,2 V. Samanlainen päällyste valmistettuna "Hanovia 05X" maalista, mutta tällä kertaa ilman "Zircosil 5" lisäystä, salli voimakkaan virran (suurempi kuin 100 A/cm) kulun niin pian kun anodinäyte kosketti elohopea-pintaa.In this case, the sample was dried at 180 ° C and then fired at 430 ° C after each painting to produce a coating comprising a matrix of electrocatalytic active platinum metal in which an inorganic refractory was dispersed as an additive. The final total coating was equivalent to 36 g (platinum plus ZrSiO 2) of coating per square meter of anode projection surface. This coating corresponded to a volume composition of approximately 9% platinum and 9% zirconium silicate (ZrSiOr). Thus, the coated titanium strips had a low excess potential for .2 chlorine evolution (80 mV at 10 kA / ra) and only passes through a current of 2 kA immersed in lj · mm depth of flowing mercury at a voltage of h, 2 V. A similar coating made of "Hanovia 05X" paint, but this time without the addition of "Zircosil 5", allowed a strong current (greater than 100 A / cm) to flow as soon as the anode sample touched a mercury surface.

Esimerkki 3Example 3

Sekoitettiin maali kuten esimerkissä 1 paitsi että lisättiin 9 g "Zir- „ cosil F" esimerkissä 1 lisätyn i+,5 "Zircosil 5" sijaan. "Zircosil F" on sirkonium-silikaatti, jossa hiukkasten keskikoko on 25 mikronia ja jota valmistaa Associated Lead Manufacturers limited. Tämä painokoostumus vastaa lopullisen päällysteen tilavuuskoostumusta noin 31 % titaani- ja ruteenioksideja plus 69 % ZrSiO^.The paint was mixed as in Example 1 except that 9 g of "Zir-cosil F" was added instead of the i +, 5 "Zircosil 5" added in Example 1. "Zircosil F" is a zirconium silicate with an average particle size of 25 microns manufactured by Associated Lead Manufacturers limited. This weight composition corresponds to a volume composition of the final coating of about 31% titanium and ruthenium oxides plus 69% ZrSiO 2.

Maali sijoitettiin alustalle samalla tavoin kuin esimerkissä 1 ja saatiin yhtä tyydyttävä päällyste oikosulkutilan virran suuruuden kannalta katsottuna.The paint was placed on the substrate in the same manner as in Example 1 to obtain an equally satisfactory coating in terms of the current in the short-circuit space.

Esimerkki 1+Example 1+

Valmistettiin maali, jossa oli 3 g rutenitrikloridia (sisältäen Ho painoprosenttia Ru), 18,75 g n-pentanolia, 12 g tetra n-butyyli ortotitanaattia, 3 g "Zircosil 5" ja 2 g "Saffil" (sirkoniumoksidia sisältävä kuitu, halkaisija 2 mikronia, keskipituus 20 mikronia, valmistettu, kuten on selitetty UK-patentti-hakemuksissa 12088/72, 36693/72 ja 29909/70), niin että saatiin päällyste, jossa oli 19 % ZrOg) 35 % ZrSiO^ ja U6 % RuO^/TiO^. Joukko päällysteitä tästä maalista sijoitettiin esimerkin 1 mukaiselle koeanodille. Normaalissa elektrolyysissä tämä anodinäyte läpäisi saman virran kuin anodinäyte, joka sisälsi Zircosil 5 esimerkissä 1 kuvatulla tavalla. Upotettuna elohopeaan tämä näyte läpäisi pienen — oikosulkuvirran kuten näyte, johon sisältyi Zircosil 5:tä. Edelleen kuvataksemme näiden päällysteiden vastusta oikosululle mitattiin kosketus- 9 58165 vastus elohopean ja anodipinnan välillä standardioloeuhteissa päällysteille, jotka käsittävät (l) ruteeni- ja titaanioksideja yksinään, (2) päällyste sisälsi ruteeni- ja titaanioksideja ja Zircosil 5, kuten esimerkissä 1 ja (3) tässä esimerkissä kuvattu päällyste.A paint was prepared with 3 g of ruthenium trichloride (containing Ho by weight of Ru), 18.75 g of n-pentanol, 12 g of tetra n-butyl orthotitanate, 3 g of "Zircosil 5" and 2 g of "Saffil" (fiber containing zirconia, diameter 2 microns, average length 20 microns, prepared as described in UK patent applications 12088/72, 36693/72 and 29909/70) to give a coating of 19% ZrOg) 35% ZrSiO 2 and U6% RuO 2 / TiO ^. A number of coatings of this paint were placed on the test anode of Example 1. In normal electrolysis, this anode sample passed through the same current as the anode sample containing Zircosil 5 as described in Example 1. When immersed in mercury, this sample passed a low - short - circuit current like the sample containing Zircosil 5. To further illustrate the short-circuit resistance of these coatings, the contact resistance between mercury and the anode surface was measured under standard conditions for coatings comprising (1) ruthenium and titanium oxides alone, (2) the coating contained ruthenium and titanium oxides and Zircosil 5, as in Example 1, as in Example 1. the coating described in this example.

22

Kosketusvastukset olivat vastaavassa järjestyksessä 0,011 ohm cm , 2 2 0,11 ohm cm ja 1,96 ohm cm . Mitä suurempi on kosketusvastus elohopean ja anodipinnan välillä sitä pienempi on oikosulkuvirta.The contact resistors were 0.011 ohm cm, 2 2 0.11 ohm cm and 1.96 ohm cm, respectively. The higher the contact resistance between the mercury and the anode surface, the lower the short-circuit current.

Esimerkki 5Example 5

Valmistettiin maali, jossa oli 3 g ruteenitrikloridia ja 12 g tetra n-butyyli ortotitanaattia 23 g:ssa n-pentanolia ja tähän lisättiin 0,214 g Zircosil 3* «Joukko päällysteitä tästä maalista tehtiin titaanianodiosalle kuten esimerkissä 1. Tämä maalikoostumus muodostettiin antamaan päällyste, joka sisälsi 3 tilavuusprosenttia sirkoniumsilikaattiosasia matriisissa, jonka muo-w dosti 93 tilavuusprosenttia ruteeni- ja titaanidioksideja. Kaistale tätä päällystettyä osaa upotettiin 4 mm syvyyteen staattiseen elohopealammikkoon 21,3 painoprosenttisen NaCl suolaliuoksen alla ja kytkettiin jännite 3»5 V· Koko-naisvirta oli 1,12 A titaanianodikaistaleen pituus cm kohden. Toinen anodiosa päällystettiin myös samanlaisella maalikoostumuksella paitsi että tässä tapauksessa jätettiin pois Zircosil 3? tämä osa läpäisi 2,9 A kaistaleen pituus cm kohden identtisissä koeolosuhteissa.A paint was prepared with 3 g of ruthenium trichloride and 12 g of tetra n-butyl orthotitanate in 23 g of n-pentanol and 0.214 g of Zircosil 3 * was added thereto. A number of coatings of this paint were applied to the titanium anode part as in Example 1. This paint composition was formed to 3% by volume of zirconium silicate particles in a matrix formed by 93% by volume of ruthenium and titanium dioxide. A strip of this coated portion was immersed to a depth of 4 mm in a static mercury pond under 21.3 wt% NaCl brine and a voltage of 3 x 5 V was applied. The total current was 1.12 A per cm of titanium anode strip length. The second anode part was also coated with a similar paint composition except that in this case Zircosil 3? this portion passed a 2.9 A strip length per cm under identical experimental conditions.

Esimerkki £Example £

Vaihtoehtoinen menetelmä eikosulkukestoisten päällysteiden valmistamiseksi on sisällyttää hiukkasmainen tulenkestävä aine vain päällysteen ulompiin kerroksiin. Kaksi anodilehtiosaa päällystettiin esimerkissä 1 kuvatulla tavalla mutta jättämällä pois tulenkestävä lisäaine, so. pelkästään ruteeni- ja Λ titaanioksideilla. Kokona!sainemäärä oli $2 g/m . Sitten lisättiin kaksi ja kolme maalipäällystettä, jotka sisälsivät 3 g ruteenitrikloridia, 12 g tetra n-butyyli ortotitanaattia, 4 g Zircosil F ja 23 g n-pentanolia, kuivatettiin ja poltettiin edellisissä esimerkeissä kuvatulla tavalla. Tämä menettely antoi päällysteet, jotka kokonaisuudessaan sisälsivät likimain 12 ja 17 tilavuusprosenttia sirkoniumsilikaattia. Kun ae alistettiin esimerkissä 6 kuvattuun kokeeseen, nämä anodinäytteet läpäisivät 1,41 A ja 1,06 A virrat titaanikais-taleen pituus-cm kohden.An alternative method of making non-barrier resistant coatings is to incorporate the particulate refractory material only into the outer layers of the coating. The two anode sheet portions were coated as described in Example 1 but omitting the refractory additive, i. with ruthenium and Λ titanium oxides only. The total amount was $ 2 g / m. Two and three paint coatings containing 3 g of ruthenium trichloride, 12 g of tetra n-butyl orthotitanate, 4 g of Zircosil F and 23 g of n-pentanol were then added, dried and fired as described in the previous examples. This procedure gave coatings that contained approximately 12 and 17 volume percent zirconium silicate as a whole. When ae was subjected to the experiment described in Example 6, these anode samples passed currents of 1.41 Å and 1.06 Å per cm of length of titanium strip.

Esimerkki γExample γ

Valmistettiin maali, jossa oli 3 g ruteenitrikloridia, 12 g tetra n-butyyli ortotitanaattia 30 g:ssa n-pentanolia ja tähän lisättiin 77,4 g "Zircosil F". Joukko peitteitä tästä maalista sijoitettiin anodilevyosalle ja poltettiin kuten esimerkissä 1. Tämän maalikoostumuksen laskettiin antavan päällysteen, joka sisältää 93 tilavuusprosenttia "Zircosil F" ja 3 tilavuus- 10 581 65 prosenttia ruteeni- ja titaanioksideja. Tämä näyte koestettiin elohopea-kokeiluken-nossa upottamalla elohopeavirtaukseen, joka virtasi pintanopeudella 30 cm/s. 3 mm upotuksella ja vaikuttavan jännitteen ollessa h,2 V oli virranvoimakkuus 133 A. Samanlaisissa koeolosuhteissa näyte, joka oli päällystetty kuten edellä, mutta ilman zirkoniumsilikaattia, läpäisi yli 1000 A virtoja.A paint was prepared with 3 g of ruthenium trichloride, 12 g of tetra n-butyl orthotitanate in 30 g of n-pentanol, and 77.4 g of "Zircosil F" was added thereto. A number of coatings of this paint were placed on the anode plate section and fired as in Example 1. This paint composition was calculated to give a coating containing 93% by volume of "Zircosil F" and 3% by volume of 10,581 65% ruthenium and titanium oxides. This sample was tested in a mercury test cell by immersion in a mercury stream flowing at a surface velocity of 30 cm / s. With a 3 mm immersion and an effective voltage of h, 2 V, the current was 133 A. Under similar experimental conditions, a sample coated as above, but without zirconium silicate, passed currents greater than 1000 A.

Esimerkki 8Example 8

Valmistettiin maali, jossa oli 3 g ruteenitrikloridia, 12 g tetra n-butyyli ortotitanaattia 25 g:ssa n-pentanolia. Tähän lisättiin 9 g "Zircosil 200". Tämä on sirkoniumsilikaattijauhetta, joka on jonkin verran karkeampaa kuin "Zircosil F": kun "Zircosil F" on jauhettu läpäisemään brittiläinen standardiseula, jonka aukko- w koko on 75 mikronia. Tämä maali sijoitettiin useina peitteinä titaanianodiosalle esimerkissä 1 esitettyyn tapaan. Maalikoostumus muodostettiin antamaan päällyste, joka sisälsi 69 tilavuusprosenttia sirkoniumsilikaattia ja 31 tilavuusprosenttia ruteeni- ja titaanidioksideja. Kaistale anodiosaa upotettiin H mm syvyyteen staattiseen elohopealammikkoon samanlaisessa kokeessa kuin selitettiin esimerkissä 6. Virranvoimakkuus oli 0,88 A titaanikaistaleen pituus-cm kohden, kun virranvoimakkuus päällysteessä, joka ei sisältänyt lisättyä sirkoniumsilikaattia, oli 2,9 A kaistaleen pituus-cm kohden identtisissä koeolosuhteissa.A paint was prepared with 3 g of ruthenium trichloride, 12 g of tetra n-butyl orthotitanate in 25 g of n-pentanol. To this was added 9 g of "Zircosil 200". This is a zirconium silicate powder that is somewhat coarser than "Zircosil F": when "Zircosil F" is ground to pass through a British standard sieve with an orifice size of 75 microns. This paint was applied as multiple coatings to the titanium anode portion as shown in Example 1. The paint composition was formed to give a coating containing 69% by volume of zirconium silicate and 31% by volume of ruthenium and titanium dioxide. A strip of anode portion was immersed to a depth of H mm in a static mercury pond in an experiment similar to that described in Example 6. The current was 0.88 Å per cm of titanium strip when the current in the coating without added zirconium silicate was 2.9 Å per cm of band.

Esimerkki 9Example 9

Valmistettiin päällyste, joka sisälsi antimonin ja tinan oksideja ja mangaanifluoridia ja tämä sijoitettiin syövytetylle titaanianodiosalle seuraavaa menettelyä noudattaen.A coating containing oxides of antimony and tin and manganese fluoride was prepared and placed on the etched titanium anode portion according to the following procedure.

l8 g antimonitrioksidia keitettiin konsentroidussa typpihapossa kunnes typpioksidien kehittyminen lakkasi. 8U g metallista tinaa liuotettiin konsentroituun rikkihappoon kuumentaen ja muodostunut saostunut tinadioksidi sekoitettiin perusteellisesti antimoni oksidi s akkaan ja kuumennettiin jonkin aikaa konsentroi-dussa typpihapossa. Saostunut seos pestiin puhtaaksi haposta ja kuivattiin ilmassa lämpötilassa 200°C. Kuivattuihin sekoitettuihin oksideihin lisättiin 3 painoprosenttia mangaanidifluoridia. Tulokseksi saatu seos puristettiin helmiksi (pellets) (lOO lb/in^) ja poltettiin ilmassa 800°C lämpötilaisessa uunissa 2U h. Polttamisen jälkeen seos murskattiin ja hiukkaskoko alennettiin alle 60 mikronia. Sen jälkeen se uudelleen puristettiin helmiksi ja poltettiin kuten edellä 2k h lämpötilassa 1000°C. Tulokseksi saatu aine murskattiin ja hiukkaskoko alennettiin alle 5 mikronia kuulamyllyssä jauhamalla.18 g of antimony trioxide was boiled in concentrated nitric acid until the evolution of nitrogen oxides ceased. 8U g of metallic tin was dissolved in concentrated sulfuric acid with heating, and the precipitated tin dioxide formed was thoroughly mixed with antimony oxide and heated for some time in concentrated nitric acid. The precipitated mixture was washed free of acid and air dried at 200 ° C. To the dried mixed oxides was added 3% by weight of manganese difluoride. The resulting mixture was compressed into pellets (100 lb / in ^) and fired in an air oven at 800 ° C for 2 h. After firing, the mixture was crushed and the particle size was reduced to less than 60 microns. It was then re-compressed into beads and fired as above for 2 h at 1000 ° C. The resulting material was crushed and the particle size was reduced to less than 5 microns in a ball mill by grinding.

Valmistettiin liuos alkoksi-tina yhdisteestä keittämällä palauttaen 2h h seosta, jossa oli 15 g stannikloridia ja 55 g n-amyylialkoholia. Tuloksena olevaan liuokseen liuotettiin 2,13 g antimonitrikloridia.A solution of the compound as an alkoxide was prepared by refluxing a mixture of 15 g of stannous chloride and 55 g of n-amyl alcohol for 2 h. 2.13 g of antimony trichloride was dissolved in the resulting solution.

Valmistettiin elektrodirunkokappaleen päällystämiseen sopiva koostumus suspendoimalla 0,17 g edellä selitettyä fluoridioksidiainetta ja 0,67 g "Zircosil 5" 3,6 g:aan antimoni-trikloridi-alkoksi-tinaliuokseen. Tämä päällystekoostumus maa- 11 58165 lättiin titaanikaistaleelle, joka oli ollut upotettuna yli yön kuumaan happoliuok-seen pinnan syövyttämiseksi ja joka sen jälkeen oli pesty ja kuivattu. Maalipääl-lyste kuivattiin uunissa 8o°C lämpötilassa ja kuumennettiin uunissa ilmassa lämpötilassa U50°C 15 min. päällysteen muuttamiseksi olennaisesti antimonin ja tinan oksidien ja mangaanitrifluoridin muodostamiseksi matriisiksi, johon oli upotettu sir-koniumsilikaattiosasia. Koko päällystystoiminta ja lopullinen kuumentaminen ilmassa lämpötilassa i+50°C toistettiin kolme kertaa päällysteen paksuuden lisäämiseksi. Päällyste sisälsi noin 59 tilavuusprosenttia sirkoniumsilikaattia Hl tilavuusprosentissa SnOg/Sbg/^/MnFg (painosuhteet mainitussa järjestyksessä 85 %, lH % ja 1 %).A composition suitable for coating the electrode body was prepared by suspending 0.17 g of the fluorine dioxide described above and 0.67 g of Zircosil 5 in 3.6 g of an antimony trichloride alkoxytin solution. This coating composition was applied to a strip of titanium which had been immersed overnight in a hot acid solution to etch the surface and which was then washed and dried. The paint coating was dried in an oven at 80 ° C and heated in an oven at air temperature at 50 ° C for 15 min. to substantially convert the coating to form oxides of antimony and tin and manganese trifluoride into a matrix embedded with a zirconium silicate moiety. The entire coating operation and the final heating in air at i + 50 ° C were repeated three times to increase the thickness of the coating. The coating contained about 59% by volume of zirconium silicate H1 in a volume percentage of SnOg / Sbg / ^ / MnFg (weight ratios of 85%, 1H% and 1%, respectively).

^ Osa tätä päällystettyä kaistaletta koestettiin sitten sen oikosulkukestoi- suuden (-vastuksen) suhteen elohopea-amalgaamassa kuten on selitetty esimerkissä 6. Vaikuttavan jännitteen ollessa 3,5 V 21,5 painoprosenttisen NaCl suolaliuoksen «», alla, oli kokonaisvirta 0,20 A titaaniksistaleen pituus-cm kohden.A portion of this coated strip was then tested for its short-circuit resistance (resistance) in mercury amalgam as described in Example 6. At an effective voltage of 3.5 V under 21.5 wt% NaCl brine, the total current was 0.20 A for the titanium crystal. length per cm.

Claims (7)

12 5 8165 Pat entt ivaat imukset:12 5 8165 Pat ent ive suction: 1. Elektrodi sähkökemiallisia prosesseja varten, johon kuuluu tukielin kalvoamuodostavasta metallista tai kalvoamuodostavasta metalliseoksesta ja tällä tukielimellä oleva sähkökatalyyttisesti aktiivinen päällyste, johon kuuluu matriisi sähköäjohtavas,ta aineesta, jolla on sähkökatalyyttisiä ominaisuuksia, ja mainittuun matriisiin upotettua ei-johtavaa hiukkasmaista tai kuitumaista tulenkestävää ainetta, tunnettu siitä, että mainittu tulenkestävä aine sisältää hiukkasmaista sirkoniumsilikaattia.An electrode for electrochemical processes comprising a support member of a film-forming metal or a film-forming alloy and an electrocatalytically active coating thereon comprising a matrix of electrically conductive material and a non-conductive particle embedded in said matrix of a material having electrocatalytic properties that said refractory material contains particulate zirconium silicate. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen elektrodi, tunn ettu siitä, että tulenkestävä aine koostuu hiukkasmaisen sirkoniumsilikaatin ja sirkoniumoksidi-kuitujen seoksesta.Electrode according to Claim 1, characterized in that the refractory material consists of a mixture of particulate zirconium silicate and zirconia fibers. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen elektrodi, tunnettu siitä, että sirkoniumsilikaattihiukkasten koko on alueella 0,05-200 mikronia. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen elektrodi, tunnettu siitä, että sirkoniumoksidikuitujen mikään dimensio ei ylitä 1 mm.Electrode according to Claim 1 or 2, characterized in that the size of the zirconium silicate particles is in the range from 0.05 to 200 microns. Electrode according to Claim 2 or 3, characterized in that no dimension of the zirconia fibers exceeds 1 mm. 5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-U mukainen elektrodi, tunnettu siitä, että päällysmatriisiin upotetun tulenkestävän aineen suhteellinen osuus on 5~95 tilavuus-# laskettuna päällysteen komponenttien kokonaistilavuudesta.Electrode according to one of Claims 1 to U, characterized in that the relative proportion of refractory material embedded in the coating matrix is 5 to 95% by volume, based on the total volume of the coating components. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen elektrodi, tunnettu siitä, että tulenkestävän aineen suhteellinen osuus on alueella 20-90 tilavuus-#.Electrode according to Claim 5, characterized in that the relative proportion of refractory material is in the range from 20 to 90% by volume. 7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen elektrodi, tunnettu siitä, että tukielin on tehty titaanista tai titaaniin perustuvasta seoksesta, jolla on samanlaiset anodiset polarisaatio-ominaisuudet kuin titaanilla. ö. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen elektrodi, tunn ettu siitä, että matriisi koostuu ainakin yhdestä platinaryhmän metallista ja/tai yhden platinaryhmän metallin oksidista valinnaisesti seoksena ainakin yhden epä-jalon metallin oksidin kanssa.Electrode according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the support element is made of titanium or a titanium-based alloy having similar anodic polarization properties to titanium. ö. Electrode according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the matrix consists of at least one platinum group metal and / or one platinum group metal oxide, optionally in admixture with at least one base metal oxide.
FI3130/74A 1973-10-26 1974-10-25 ELEKTRODER FOER ELEKTROKEMISKA PROCESSER FI58165C (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB4989873 1973-10-26
GB49898/73A GB1484015A (en) 1973-10-26 1973-10-26 Electrodes for electro-chemical processes
GB617574 1974-02-11
GB617574 1974-02-11

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI313074A FI313074A (en) 1975-04-27
FI58165B true FI58165B (en) 1980-08-29
FI58165C FI58165C (en) 1980-12-10

Family

ID=26240492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI3130/74A FI58165C (en) 1973-10-26 1974-10-25 ELEKTRODER FOER ELEKTROKEMISKA PROCESSER

Country Status (16)

Country Link
JP (1) JPS5615469B2 (en)
AR (1) AR210321A1 (en)
AT (1) AT340448B (en)
BR (1) BR7408964A (en)
CH (1) CH603820A5 (en)
DD (1) DD115429A6 (en)
DE (1) DE2451092C2 (en)
ES (1) ES431391A2 (en)
FI (1) FI58165C (en)
FR (1) FR2249183A2 (en)
IL (1) IL45883A (en)
IN (1) IN143553B (en)
IT (1) IT1046375B (en)
NL (1) NL170649C (en)
NO (1) NO148860C (en)
SE (1) SE442520B (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5137877A (en) * 1974-09-27 1976-03-30 Asahi Chemical Ind Denkaiyodenkyoku oyobi sonoseizoho
JPS5477286A (en) * 1977-12-02 1979-06-20 Tdk Corp Manufacture of insoluble electrode
JPS54125197A (en) * 1978-03-24 1979-09-28 Berumeretsuku Denkiyoku Kk Electrolytic electrode and its manufacture
DE3112739A1 (en) * 1981-03-31 1982-10-07 Bosch Gmbh Robert Electrode of stable structure for solid-state electrolytes for electrochemical applications, and use of such an electrode in electrochemical sensors for determining the oxygen content in gases
DE102013202144A1 (en) * 2013-02-08 2014-08-14 Bayer Materialscience Ag Electrocatalyst, electrode coating and electrode for the production of chlorine

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1402414A (en) * 1971-09-16 1975-08-06 Ici Ltd Electrodes for electrochemical processes

Also Published As

Publication number Publication date
DD115429A6 (en) 1975-10-05
DE2451092C2 (en) 1987-01-29
NO148860B (en) 1983-09-19
SE442520B (en) 1986-01-13
FR2249183A2 (en) 1975-05-23
AU7426774A (en) 1976-04-15
CH603820A5 (en) 1978-08-31
ES431391A2 (en) 1977-07-01
FI313074A (en) 1975-04-27
JPS5615469B2 (en) 1981-04-10
IL45883A (en) 1977-06-30
NO148860C (en) 1983-12-28
NO743846L (en) 1975-05-26
SE7413417L (en) 1975-04-28
IT1046375B (en) 1980-06-30
DE2451092A1 (en) 1975-04-30
IN143553B (en) 1977-12-24
AR210321A1 (en) 1977-07-29
NL170649C (en) 1982-12-01
JPS5078572A (en) 1975-06-26
FR2249183B2 (en) 1978-11-03
ATA857374A (en) 1977-04-15
BR7408964A (en) 1976-05-04
FI58165C (en) 1980-12-10
AT340448B (en) 1977-12-12
NL7413753A (en) 1975-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Abbasi et al. An investigation of the effect of RuO2 on the deactivation and corrosion mechanism of a Ti/IrO2+ Ta2O5 coating in an OER application
KR890001217B1 (en) Novel electrode
US3882002A (en) Anode for electrolytic processes
US3491014A (en) Composite anodes
US3663280A (en) Electrodes for electrochemical processes
US3853739A (en) Platinum group metal oxide coated electrodes
US3773554A (en) Electrodes for electrochemical processes
US3950240A (en) Anode for electrolytic processes
JPH0375636B2 (en)
CA1058552A (en) Electrodes
CA1330777C (en) Cathode bonded to ion exchange membrane for use in electrolyzers for electrochemical processes and relevant method for conducting electrolysis
CN103255434A (en) Electrode for electrolysis, electrolytic cell, and method for manufacturing electrode for electrolysis
NO140235B (en) ELECTRODE FOR USE IN ELECTROCHEMICAL PROCESSES
US3986942A (en) Electrolytic process and apparatus
FI56981B (en) ELECTROCHEMICAL PROCESSER AND FOUNDATION FOER DESS FRAMSTAELLNING
US3627669A (en) Electrodes for electrochemical cells
JPS5944392B2 (en) Electrolytic cathode with cobalt/zirconium dioxide fused spray coating
FI58165B (en) ELEKTRODER FOER ELEKTROKEMISKA PROCESSER
JPS6136075B2 (en)
US4234405A (en) Electrode for electrochemical processes
JPS63213698A (en) Permanent anode for process of high current density zinc plating
US3929608A (en) Catalytic material for electrodes
Liu et al. Effect of molar ratio of ruthenium and antimony on corrosion mechanism of Ti/Sn-Sb-RuOx electrode for zinc electrowinning
US3720590A (en) Method of coating an electrode
FI84496C (en) ANOD FOER ANVAENDNING FOER FRAMSTAELLNING AV VAETEPEROXIDLOESNING OCH FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV ANODEN.