FI58657C - Metallanod foer elektrokemiska processer - Google Patents
Metallanod foer elektrokemiska processer Download PDFInfo
- Publication number
- FI58657C FI58657C FI1954/71A FI195471A FI58657C FI 58657 C FI58657 C FI 58657C FI 1954/71 A FI1954/71 A FI 1954/71A FI 195471 A FI195471 A FI 195471A FI 58657 C FI58657 C FI 58657C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- metal
- platinum
- valve
- anode
- metals
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 48
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 48
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 12
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 10
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 9
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 claims description 8
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000010953 base metal Substances 0.000 claims description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 4
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 2
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- -1 platinum metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims 2
- 229910003445 palladium oxide Inorganic materials 0.000 claims 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910000929 Ru alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- LVPZCFZGMKGEKV-UHFFFAOYSA-N [Ru]=O.[Pt] Chemical compound [Ru]=O.[Pt] LVPZCFZGMKGEKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims 1
- CFQCIHVMOFOCGH-UHFFFAOYSA-N platinum ruthenium Chemical compound [Ru].[Pt] CFQCIHVMOFOCGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- HWLDNSXPUQTBOD-UHFFFAOYSA-N platinum-iridium alloy Chemical class [Ir].[Pt] HWLDNSXPUQTBOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 15
- 239000002585 base Substances 0.000 description 10
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 9
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 4
- 238000005267 amalgamation Methods 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 3
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N hexan-1-ol Chemical compound CCCCCCO ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GDDNTTHUKVNJRA-UHFFFAOYSA-N 3-bromo-3,3-difluoroprop-1-ene Chemical compound FC(F)(Br)C=C GDDNTTHUKVNJRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PMJNEQWWZRSFCE-UHFFFAOYSA-N 3-ethoxy-3-oxo-2-(thiophen-2-ylmethyl)propanoic acid Chemical compound CCOC(=O)C(C(O)=O)CC1=CC=CS1 PMJNEQWWZRSFCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101710134784 Agnoprotein Proteins 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000978 Pb alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001080 W alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000002925 chemical effect Effects 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N chromium iron Chemical compound [Cr].[Fe] UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000006396 nitration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- UUWCBFKLGFQDME-UHFFFAOYSA-N platinum titanium Chemical compound [Ti].[Pt] UUWCBFKLGFQDME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000151 polyglycol Polymers 0.000 description 1
- 239000010695 polyglycol Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K ruthenium(iii) chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Ru+3] YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 229910052566 spinel group Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- VSSLEOGOUUKTNN-UHFFFAOYSA-N tantalum titanium Chemical compound [Ti].[Ta] VSSLEOGOUUKTNN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
- C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
- C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
- C25B11/091—Electrodes 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
- C25B11/093—Electrodes 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 at least one noble metal or noble metal oxide and at least one non-noble metal oxide
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
ΓβΊ ^kuulutusjulka.su ς ο * e 7 jjggAa LBJ (11) UTLÄGGNI NGSSKRIFT ~ 00 ° ' C Patentti myönnetty 10 03 1981 (45) Patent raeddelat (51) Kv.lk?/lnt.CI.3 C 25 B 11/10 SUOMI —FINLAND (21) PKunttlhukumu* —P*tunt«»i*6kn»nf 195^/71 (22) Hakwnitptwt — AnaOknlngadtg 09.07.71 (23) Alkupllvft—GlMghutidaf 09.07.71 (41) Tullut luikituksi — Bllvlt offuncJIg 17.01.72
Patentti- ja rekisterihallitus /44) NlhttviksJpunon js kuuL.|vlk»inm pvm. —
Patent· och reglsterstyrslssn ' Antttkan utlugd och utUkrtfun publicurud 28.11.80 (32)(33)(31) Pyy4*«y Utuolkuus—Buglrd priority 16.07.70
Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) P 2035212.9 Toteennäytetty-Styrkt (71) Conradty GmbH & Co. Metallelektroden KG, Grunthal, D-8505 Röthen- bach a.d. Pegnitz, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (72) Konrad Koziol, Röthenbach a.d. Pegnitz, Hans-Carl Rathjen, Röthen-bach a.d. Pegnitz, Karl-Heinz Sieberer, Zirndorf uber Niirnberg,
Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (TM Oy Kolster Ab (5*0 Metallianodi sähkökemiallisiin prosesseihin - Metallanod för elektro-kemiska processer
Keksinnön kohteena on metallianodi sähkökemiallisia prosesseja varten. Seuraavassa selvitetään erityisesti sen käyttöä kloorialkalielektrolyysissä vaikkakin tätä anodia voidaan käyttää myös monissa muissa elektrolyysiproses-seissa.
TJusien suurten elektrolyysilaitosten korkeasta kehitystasosta, joka ilmenee ennenkaikkea pienissä kennojännityksissä, korkeissa virta- ja energia-hyötysuhteissa, käyttömukavuudessa ja elektrolyysilaitteistojen käyttövarmuudessa, on kiittäminen joukkoa toimenpiteitä ja parannuksia, jotka eivät vähiten kohdistu anodiin.
Teknillisille anodimateriaaleille asetetaan joukko vaatimuksia. Näihin vaatimuksiin kuuluu mm anodiaineen korrosionkestävyys, anodiprosessin sujuminen riittävän suurella nopeudella ja mahdollisimman pienellä ylijännitteellä. Tähän asti teollisesti käytetyt anodimateriaalit täyttävät nämä jatkuvasti lisääntyvät vaatimukset vain osittain. Niinpä käytettäessä grafiittianodeita ilmeni tiettyä, väistämätöntä loppuunpalamista. Tämä vaatii nykyaikaisissa suurlai-toksissa kalliita laitteita vakioetäisyyden pysyttämiseksi anodin ja katodin 2 58657 välillä. Sen lisäksi vaatii soolipuhdistus suhteellisen suuret kustannukset.
Niin alettiin grafiittianodien ohella käyttää anodeja platinasta, platinaryhmän metalleista tai niiden lejeeringeistä. Näillä anodeilla oli kuitenkin aina haittana suuret investointikulut ja suhteellisen suuri jalometalli-kulutus. Pääasiallisesti kustannussyistä ovat nyttemmin tulleet tunnetuiksi platinoidusta titaanista valmistetut anodit, joita ei kuitenkaan voida käyttää amalgoitumisarkuutensa johdosta Hg-elektrolyyseissä.
On tunnettua, että venttiilimetallit, kuten titaani, tantaali, niobi, sirkoni jne. vesiliuoksiin sijoitettuina hyvin nopeasti passivoituvat tiheän oksidiluonteisen pintakerroksen syntymisen johdosta ja ovat sen ansiosta erittäin kestäviä korroosiota vastaan useissa elektrolyyteissä. Mutta näiden metallien passiivikerroksilla ei ole tällöin kyseeseen tulevilla potentiaalialueil-la ollenkaan elektroninjohtokykyä, niin että kerroksissa esiintyy erittäin korkeita kenttävoimakkuuksia. Tämä poistaa tietyn potentiaalin - ns. läpilyön-tipotentiaalin-passivoivien kerroksien hajoittamiseksi. Vaikkakin nämä metallit ovat hyvin kestäviä korroosiota vastaan, ei näitä passiivisia metalleja siis voida käyttää anodiprosessissa.
Useimmiten ei oteta huomioon, että myös jalometallien kohdalla pinta-potentiaali, potentiaali, jolla metallin tila muuttuu aktiivisesta passiiviseksi, on huomattavasti negatiivisempi kuin normaalipotentiaali. Siksi ovat siis myös jalometallit, korkeammilla potentiaaleilla, elektrolyyteissä passii-vikerrosten peittämät. Platinan kyseessä ollen johtaa jo monomolekulaarinen happikemisorptiokerros metallin pinnalla passiviteettiin. Tähän passiivikerros-mekaniemiin ei vaikuta se synnytetäänkö jalometalliin tämä oksidimainen pintakerros elektrolyytissä vai aikaansaadaanko jalometallioksidipintakerros jo ennen elektrolyysiin sijoittamista, kuten dimensioiltaan pysyvien anodien yhteydessä DT-OS 18 14 5^7 mukaisesti ehdotetaan. Nämä passiivikerrokset jalometal-lipohjalla verrattuina venttiilimetallien passiivikerrokeiin ovat edullisempia hyvän elektroninjohtokykynsä ansiosta ja niitä voidaan näinollen käyttää anodiprosessissa.
On kuitenkin ilmeistä, että vieraan aineen kytkeminen kantoaineeseen, kuten esimerkiksi kuutiopintaisen platinan kytkeminen käytetyissä lämpötiloissa tavallisesti heksagonaalisesti tiiviimmin pakkautuneeseen titaaniin, on pulmallista. Samoin on metalliin kiinnittyneiden okeidikerrosten mekaaninen pysyvyys epätyydyttävä, koska nopeissa lämpötilanvaihdoksissa erilaisesta supistu-miskäyttäytymisestä johtuen oksidin ja metallin rajapinnassa syntyy jännityksiä, jotka aiheuttavat oksidin irtautumisen, minkä koekappaleet, joita jonkin-aikaa hapetettiin korkeammassa lämpötilassa ilmassa, selvästi osoittavat. Kuten tiedetään käytetään tekniikassa runsaasti tätä nopean lämpötilanvaihtelun menetelmää kuonakerrosten poistamiseen. Täten selittyisi myös riittävästi keraamisilla puolijohdepäällysteillä varustettujen, DT-OS 18 14 567 mukaisten 5 58657 anodien heikkous, joissa kloorinvapauttamiskatalyytiliä varustettu aktiivinen peitekerros sijaitsee paljasta tai oksidikalvon peittämää venttiilimetallipin-taa vasten.
Keksinnön perustavoitteena on nyt kehittää anodi, jossa venttiilimetallin passivoitumista vastustavat aktiiviaineet J
1. ovat paremmin kiinnitetyt alustaansa, 2. ovat liittyneet paljon suurempaan metallijohdinpintaan, joka pystyy johtamaan elektroneja, 3. ulottuvat syvälle venttiilimetallialustaan ja siten vastaavat elektro-lyysikylvyn intensiivisiä kemiallisia, mekaanisia ja eroosiovaatimuk-sia, 4. niiden ei tällä järjestelyllä tarvitse täyttää epitaksian ja suuren elektronin johtokyvyn asettamia korkeita vaatimuksia, jolloin valinta-rajoitukset ratkaisevasti putoavat pois.
Tähän tavoitteeseen päästään erityisen edullisesti anodilla, jossa passivoitumista vastustavat aktiiviaineet on kiinnitetty venttiilimetallipohjaan sintrattuun, huokoiseen kantoainekerrokseen. Puhdistettuun venttiilimetallipohjaan sintrattu kantoainekerros voi olla saman metallin jauhetta tai kide-opillisesti samanlaisen metallin jauhetta. Metallipohjan esikäsittely voidaan suorittaa millä tahansa sopivalla menetelmällä, kuten syövyttämällä, poistamalla rasva höyryllä, huuhtomalla, hiomalla jne. Metallijauheosasten koko, muoto ja pinta-ala vaihtelee aineesta ja valmistustavasta riippuen. Jauhehiuk-kasten tuominen metallipohjalle ennen sintraamista voi tapahtua ruiskuttamalla, valssaamalla, sähköisesti kerrostamalla, sivelemällä ja muilla sopivilla menetelmillä. Aineen kiinnittämisen helpottamiseksi ennen sintrausprosessia, voidaan jauheeseen sekoittaa side- ja/tai tartunta-aineita. Jauheena käytetään edullisesti eri venttiilimetallijauheita, kuten titaani- tai tantalijauhetta tai venttiilimetallijauheiden sekoitusta tai venttiilimetallilejeerinkiä, joka on jauhemuodossa.
Titaani-metallilla on se erikoisominaisuus, että sitä saadaan jauheena puhtaampana kuin sulassa muodossa. Tästä huolimatta on tavallisten kaupallisten jauheiden pinta valmistustavasta ja varastoinnista riippuen useimmiten absorboituneen kaasukerroksen peittämä. Ilmassa säilytettäessä muodostuu useimmiten oksidikerroksia, kun taas typpiatmosfäärissä varastoitaessa tapahtuu osittaista nitrautumista. Ennen sintrausprosessia voi pelkistävä esikäsittely tulla tarpeelliseksi. Jauheita voidaan kuitenkin tapaus tapaukselta käyttää sint-raukseen ilman esikäsittelyäkin» Suoritetuissa kokeissa kävi ilmi, että tasa-suhtaisin, pysyvin ja silti huokoinen sintrautunut kerros saadaan jauheella, jonka hiukkaskoko on lähes tasainen n. 30 P-· Osaset olivat miltei pallonmuotoisia, niin että annettu mitta on laskettu osasten läpimitasta.
Useissa tapauksissa, milloin halutaan jonkinverran suurempaa huokoisuutta, on suositeltavaa lisätä täyteaineita, jotka sintratessa suurimmaksi osaksi 4 58657 höyrystyvät tai poistuvat termisen hajoamisen kautta. Esimerkkeinä mainitta-koot, silti käyttökelpoisia aineita rajoittamatta, seuraavat ammoniumsuolat, kuten ammoniumperkloraatti, ammoniumkromaatti ja ammoniumsulfaatti sekä alkoholilla ohennettu hartsi.
Venttiilimetallijauheen hapettumisen välttämiseksi sintrausprosessin -7 aikana työskennellään joko tyhjiössä lsn ja 5 x 10 torrin välillä tai määrätyssä kaasuatmosfäärissä, esim. argonissa. Kuumennusnopeus riippuu käytetyn tyhjiön asteesta tai kuumennettaessa hajoavien aineiden vaikutuksesta ilman että vahingoitetaan sintrautunutta kerrosta. Sintrauslämpötila vaihtelee me-tallijauheen tai pohjametallin mukaan 800°C:sta 2800°C:een useampien 1/4 tunnin keskeytyksin edelleen lämpötilasta riippuen.
Passivoitumista vastustavat aktiiviaineet voidaan lisätä impregnoimalla ja kuivattamalla ja/tai polttamalla, eroittamalla höyryfaasista galvaanisin keinoin tai kaasufaasista. Pintajännitystä alentavien aineiden lisääminen parantaa usein tulosta. Aktiiviaineet voivat olla jo sintraussekoitukeessakin.
Aktiiviaineiksi sopivat kaikki elektrolyysissä riittävästi korroosion-kestävät ja käytetyillä potentiaalialueilla hyvän elektroninjohtokyvyn omaavat aineet, joilla anodiprosessi on mahdollinen. Tällaisia ovat kaikki aluksi mainitut vaatimukset täyttävät metallit ja platinaryhmän oksidit jalojen ja/tai epäjalojen metallien väli- ja sekaoksidit tai epäjalojen metallien oksidit pelkästään. Yllättäen on käynyt ilmi, että tällä järjestelyllä jopa johtoky-kyiset epäjalot aineet antavat erinomaisia tuloksia. Laajalle levinnyt käsitys, että aktiivikerroksen täytyy aina sisältää jalometallia tai jalometalliyhdis-teitä pysyäkseen tehokkaana, on täten ensimmäistä kertaa osoitettu vääräksi.
Halutut aktiiviaineet eivät saa vielä yhdistämisvaiheessa olla oksidi-muodossa, vaan tämä aikaansaadaan lämpökäsittelyn ja/tai sintrausprosessin aikana tai sen jälkeen sintrautuneen kerroksen jälkikäsittelyllä.
Tuloksena tästä käsittelystä saadaan venttiilimetallipinnalle syntymään yhdistelmäaine ts. metalli-metalli- tai metalli-keramiikkayhdistelmä; ja vieläpä mekaanisesti luja, silti huokoinen, kideopillisesti samanlainen, hyvin pysyvä venttiilimetallinen kantoainekerros, joka sisältää aktiiviaineet lujasti kiinnitetyssä muodossa. Tämä osittain kermet-luonteiseksi osoittautunut kerros on siitä hyvä, että aktiiviset aineet tässä sisältyvät kantajaan, jolla on sama kiderakenne kuin perusmetallilla ja muodostaa siten perusmetallin kanssa kokonaisuuden. Tämän aktivoidun kantoainekerroksen sähkönjohtavuus on näinollen etupäässä metalliluonteista. Vaikkakin sintrautuneiden kerrosten sähköinen vastus on suurempi kuin saman metallin massiivisten osien vastus, voidaan mekaanisen lujuuden ollessa riittävä luopua venttiilimetallisesta perusrungosta ja käyttää pelkkää sintrautunutta runkoa, joka sisältää passivoitumista vastustavan aktivointiaineen. Sen lisäksi suojaa aktivoitumisaineita sisältävä sintrautunut kerros näitä mekaanisilta ja tietyssä määrin.·myös kemiallisilta 5 58657 vaikutuksilta. Täten saavutetaan lisäetuna oleellisesti pienempi amalgoitumis-arkuus. Tämä tarjoaa yksikäsitteisen parannuksen verrattuna tavanomaisiin platinoituihin titaanianodeihin, joita käytettäessä oikosulun sattuessa elohopea-katodin kanssa osa, hintaseikoista johtuen ohuesta platinakerroksesta poistuu amalgoitunisen johdosta, jolloin anodista lyhyessä ajassa tulee tehoton. Jos platinakerros sensijaan on sijoitettu keksinnön mukaisen sintrautuneen kerroksen sisään, on kosketus elohopean ja jalometallin välillä tuskin mahdollinen elohopean suuresta pintajännityksestä johtuen ja näinollen vähenemistä amalgoi-tumisen kautta ei tarvitse pelätä.
Tähän asti on ollut välttämätöntä, että anodiin kiinnitettävät aktiivi-kerrokset ovat olleet suhteellisen lujasti kiinni ja täten olleet kestäviä mekaanisia rasituksia vastaan. Täten putosi joukko aineita käytännössä alunperin pois, vaikka ne olisivat sähköiseltä ja taloudelliselta kannalta katsottuna olleet mielenkiintoisia. Niinpä esimerkiksi ei tähän asti ole voitu teknisesti käyttää spinelliperäisiä pintakerroksia venttiilimetallipohjalla, koska spinel-lien tarttuvuus paljaaseen tai hapettavaan metallipohjaan ei ole riittävä. Tämä vahvistaa myös erään kokeen, jossa rautakromispinellillä päällystetty titaani-levy tärveltyi 27 päivän käytön jälkeen laboratoriokennossa virran tiheyden ollessa 1 A/cm saman, spinellin kestäessä sintrautuneeseen kerrokseen vietynä n. 250 päivää. Samanlaisia tuloksia saatiin myös käytettäessä lyijyn, mangaanin, raudan, koboltin, nikkelin ja wolframin oksideja ja oksidiseoksia.
Sintrautuneiden kerrosten suuresta huokoisuudesta ja tästä seuraavasta suuremmasta anodipinnasta johtuen päästään tehokkaasti samalla kuormituksella pienempään todelliseen anodivirtatiheyteen kuin tavanomaisilla metallianodeil-la. Tästä aiheutuu lisäksi useamman kymmenesosavoltin jännitesäästö.
Keksintö tarjoaa siis sähkökemialliselle teollisuudelle joukon mitä erilaisempia elektrodiaineita, jotka hinnaltaan, kestävyydeltään ja taloudellisuudeltaan ovat huomattavasti tähänastisia elektrodiaineita edullisempia·
Esitetyt teoriat on tarkoitettu ainoastaan keksinnön mukaisten elektrodien käyttötapojen valaisemiseksi ja selvittämiseksi eivätkä ole mitenkään sitovia tai millään tavalla elektrodien käyttöä rajoittavia.
Esimerkki 1
Titaanilevyä, kooltaan 100 x 100 x 1 mm, syövytetään 30 minuuttia kiehuvassa 20-paino-^:ssa suolahapossa, pestään vedellä ja huuhdellaan propanolilla. Näin esikäsitellylle levylle ruiskutetaan paineilmalla toimivaa ruiskua käyttäen sekoitusta, jossa on titaanijauhetta, polyglykoli 6000:tta ja heksanolia.
20 minuutin kuivauksen jälkeen 120°Csssa kuivauskaapissa sintrataan titaanijau-hepäällyste kiinni induktiouunissa käyttäen kuumentamisnopeutta 300°C/h loppu-lämpötilan ollessa 1100°C.
6 58657 Näin valmistettu pohjarunko kostutetaan 1-molaarisella ruteniumkloridi-liuoksella, johon on lisätty hieman pintajännitystä alentavaa ainetta, "Erkantol". Sitten seuraa 30 minuutin lämpökäsittely 450°C:ssa. Tämä toimitus toistetaan samalla tavalla kolme kertaa.
Näin valmistetulla anodilla on verrattuna samalla liuoksella tunnetulla tavalla (siis ilman sintrautunutta kerrosta) päällystettyyn anodiin paljon suurempi aktiivinen pintakerros, mistä on seurauksena samalla kuormituksella pienempi todellinen anodivirtatiheys ja siten alempi kennojännitys. Lisäksi on keksinnön mukainen anodi vielä huomattavasti kestävämpi amalgoitumista ja oikosulkua vastaan.
Esimerkki 2 400 mm pitkää 3 mm:n läpimittaista titaanisauvaa syövytetään 30 minuuttia kiehuvassa, 20-paino-^:ssa suolahapossa, pestään vedellä ja huuhdellaan propanolilla. Näin esikäsitellylle sauvalle sintrataan hiilimuotin avulla put-kiuunissa 1200°C:ssa 1 mm paksu titaanikerros. Tämä sintterisauva kyllästetään useampaan kertaan liuoksella, jossa on Mn(N0j)2*ta ja AgNO^ suhteessa 1:1 ja kuivataan ilmassa. Aktivoitumista varten pidetään sauvaa 5 minuuttia kiehuvan 20-paino-^:sen suolahapon höyrytilassa. Senjälkeen seuraa lopullinen 40:stä 5 minuuttiin kestävä kiinnipolttaminen 200 - 450°C:een lämpötiloissa.
Esimerkki 3
Hienosilmäistä, kaupallisesti saatavaa platinoitua titaanipunoksista verkkometallia vedetään tahnan läpi, joka on valmistettu titaani-tantali-jauhe-seoksesta ja korkeammasta alkoholista ja sintrataan kääntöuunissa. Jalometallin korkeammasta sulamispisteestä johtuen tapahtuu sintrautuminen pääasiallisesti venttiilimetallipohjarungon jalometallivapaille pinnoille.
Tästä venttiilimetallisintterikerroksesta saatiin platinakerrokselle paras suoja.
Claims (5)
1. Anodi elektrolyyttisiin prosesseihin, erityisesti klocirialkalielektru-lyysiin, joka käsittää elektroniaktiivisella pintakerroksella varustetun massiivisen metalliytimen, joka koostuu venttiilimetalleista, kuten titaanista, tantaalista, niobista, sirkonista, hafniumista, volframista, molybdeenistä ja näiden lejeeringeistä ja jonka pintakerros sisältää passivointia vastustavia aktivointiaineita, nimittäin platinaryhmän metalleja, jalometallien oksideja -myös väli- ja sekaoksideja - erityisesti platinaa, platina-iridiumlejeerinkejä, platina-ruteniumlejeerinkejä, platina-palladiumoksidia, platina-rutenium-oksidia, rutenium-palladiumoksidia, raudan, mangaanin, koboltin, lyijyn, kuparin, nikkelin, kadmiumin, tinan, antimonin oksideja ja niiden seoksia - myös väli- ja sekaoksideja -, tu nnettu siitä, että aktivointiaineet on kiinnitetty venttiilimetalliytimen päälle sintrattuun, venttiilimetallista valmistettuun huokoiseen kantoainekerrokseen.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen anodi, tunnettu siitä, että aktivointiaineet muodostavat sintratun kantoainekerroksen kanssa venttiili-metalli-jalometallityyppisen yhdistelmäaineen.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen anodi, tunnettu siitä, että aktivointiaineet muodostavat sintratun kantoainekerroksen kanssa venttiili-metalli-keramiikkatyyppisen yhdistelmäaineen.
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen anodi, tunnettu siitä, että keramiikkaosa koostuu jalojen ja/tai epäjalojen metallien oksidiseoksista.
5. Patenttivaatimusten 1-4 mukainen anodi, tu nnettu siitä, että huokoinen kantoainekerros koostuu hapen hapettamasta tai typen typettämästä venttiilimetallista.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2035212 | 1970-07-16 | ||
| DE2035212A DE2035212C2 (de) | 1970-07-16 | 1970-07-16 | Metallanode für elektrolytische Prozesse |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI58657B FI58657B (fi) | 1980-11-28 |
| FI58657C true FI58657C (fi) | 1981-03-10 |
Family
ID=5776895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI1954/71A FI58657C (fi) | 1970-07-16 | 1971-07-09 | Metallanod foer elektrokemiska processer |
Country Status (16)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS529633B1 (fi) |
| AT (1) | AT313312B (fi) |
| BE (1) | BE770054A (fi) |
| BR (1) | BR7104809D0 (fi) |
| CA (1) | CA975322A (fi) |
| CH (1) | CH526993A (fi) |
| DE (1) | DE2035212C2 (fi) |
| ES (1) | ES393351A1 (fi) |
| FI (1) | FI58657C (fi) |
| FR (1) | FR2098464B1 (fi) |
| GB (1) | GB1352390A (fi) |
| NL (1) | NL167736C (fi) |
| NO (1) | NO138002C (fi) |
| SE (1) | SE371753B (fi) |
| YU (1) | YU36048B (fi) |
| ZA (1) | ZA714678B (fi) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2300422C3 (de) * | 1973-01-05 | 1981-10-15 | Hoechst Ag, 6000 Frankfurt | Verfahren zur Herstellung einer Elektrode |
| GB2085031B (en) * | 1980-08-18 | 1983-11-16 | Diamond Shamrock Techn | Modified lead electrode for electrowinning metals |
| CA1208167A (en) * | 1982-02-18 | 1986-07-22 | Eltech Systems Corporation | Manufacture of electrodes with lead base |
| CA1208601A (en) * | 1982-02-18 | 1986-07-29 | Diamond Chemicals Company | Electrode with lead base and method of making same |
| DE3613997A1 (de) * | 1986-04-25 | 1987-10-29 | Sigri Gmbh | Anode fuer elektrolytische prozesse |
| JP4585867B2 (ja) | 2005-01-07 | 2010-11-24 | ダイソー株式会社 | 不溶性陽極 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DD55323A (fi) * | ||||
| GB891720A (en) * | 1958-07-24 | 1962-03-14 | Ici Ltd | Method of manufacturing electrodes |
| NL122179C (fi) * | 1959-02-06 | 1966-12-15 | ||
| NL126075C (fi) * | 1959-04-27 | |||
| US3372107A (en) * | 1964-01-17 | 1968-03-05 | Klein Alfred | Electrode material for electrolytic processes |
| GB1050430A (fi) * | 1964-09-07 | 1966-12-07 | ||
| DE1567909B1 (de) * | 1965-12-07 | 1970-07-16 | Basf Ag | Titan-oder tantalhaltige Anode fuer horizontale Elektrolysezellen |
| GB1195871A (en) * | 1967-02-10 | 1970-06-24 | Chemnor Ag | Improvements in or relating to the Manufacture of Electrodes. |
| GB1246447A (en) * | 1967-09-26 | 1971-09-15 | Imp Metal Ind Kynoch Ltd | Improvements in or relating to the manufacture of oxide-coated electrodes for use in electrolytic processes |
| DE1812522A1 (de) * | 1968-12-04 | 1970-06-18 | Basf Ag | Verfahren zur Herstellung von Anoden fuer die Chloralkalielektrolyse |
-
1970
- 1970-07-16 DE DE2035212A patent/DE2035212C2/de not_active Expired
-
1971
- 1971-05-24 CH CH755471A patent/CH526993A/de not_active IP Right Cessation
- 1971-06-04 SE SE7107273A patent/SE371753B/xx unknown
- 1971-06-08 GB GB1947071*[A patent/GB1352390A/en not_active Expired
- 1971-07-01 YU YU1740/71A patent/YU36048B/xx unknown
- 1971-07-01 AT AT569771A patent/AT313312B/de not_active IP Right Cessation
- 1971-07-09 FR FR7126410A patent/FR2098464B1/fr not_active Expired
- 1971-07-09 FI FI1954/71A patent/FI58657C/fi active
- 1971-07-15 CA CA118,338A patent/CA975322A/en not_active Expired
- 1971-07-15 BE BE770054A patent/BE770054A/xx not_active IP Right Cessation
- 1971-07-15 ZA ZA714678A patent/ZA714678B/xx unknown
- 1971-07-15 NO NO2718/71A patent/NO138002C/no unknown
- 1971-07-16 ES ES393351A patent/ES393351A1/es not_active Expired
- 1971-07-16 JP JP46052477A patent/JPS529633B1/ja active Pending
- 1971-07-16 NL NLAANVRAGE7109813,A patent/NL167736C/xx not_active IP Right Cessation
- 1971-07-29 BR BR4809/71A patent/BR7104809D0/pt unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NL167736C (nl) | 1986-12-16 |
| NO138002B (no) | 1978-02-27 |
| SE371753B (fi) | 1974-12-02 |
| CH526993A (de) | 1972-08-31 |
| YU36048B (en) | 1981-11-13 |
| NL7109813A (fi) | 1972-01-18 |
| YU174071A (en) | 1981-04-30 |
| BR7104809D0 (pt) | 1973-04-10 |
| DE2035212A1 (de) | 1972-01-27 |
| CA975322A (en) | 1975-09-30 |
| BE770054A (fr) | 1971-11-16 |
| GB1352390A (en) | 1974-05-08 |
| ZA714678B (en) | 1972-05-31 |
| FR2098464B1 (fi) | 1976-04-16 |
| AT313312B (de) | 1974-02-11 |
| NL167736B (nl) | 1981-08-17 |
| DE2035212C2 (de) | 1987-11-12 |
| JPS529633B1 (fi) | 1977-03-17 |
| FI58657B (fi) | 1980-11-28 |
| ES393351A1 (es) | 1974-06-01 |
| NO138002C (no) | 1983-12-09 |
| FR2098464A1 (fi) | 1972-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7092076B2 (ja) | チタン基材、チタン基材の製造方法、及び、水電解用電極、水電解装置 | |
| US3926773A (en) | Metal anode for electrochemical processes and method of making same | |
| JPS6257717B2 (fi) | ||
| JP2022051582A (ja) | チタン基材、チタン基材の製造方法、及び、水電解用電極、水電解装置 | |
| Singh et al. | Preparation of thin Co3O4 films on Ni and their electrocatalytic surface properties towards oxygen evolution | |
| KR20200041868A (ko) | 코팅층 및 층 시스템, 그리고 양극판, 연료 전지 및 전해조 | |
| Zareyy et al. | NiO/porous reduced graphene oxide as active hybrid electrocatalyst for oxygen evolution reaction | |
| US4138510A (en) | Metal anode for electrochemical processing and method of making same | |
| KR20170013409A (ko) | 전해 공정을 위한 캐소드 | |
| Singh et al. | Electrocatalytic activity of high specific surface area perovskite-type LaNiO3 via sol-gel route for electrolytic oxygen evolution in alkaline solution | |
| FI56981C (fi) | Elektrod foer elektrokemiska processer och foerfarande foer dess framstaellning | |
| FI58657B (fi) | Metallanod foer elektrokemiska processer | |
| WO2011040464A1 (ja) | 水素発生用電極及び電解方法 | |
| JPH04231491A (ja) | 電気触媒陰極およびその製造法 | |
| JPH02282491A (ja) | 酸素発生陽極及びその製法 | |
| JP3364500B2 (ja) | 酸素発生用のセラミック陽極及びその製造方法と使用法 | |
| McIntyre et al. | Electrocatalytic properties of a nickel–tantalum–carbon alloy in an acidic electrolyte | |
| FI84496B (fi) | Anod foer anvaendning foer framstaellning av vaeteperoxidloesning och foerfarande foer framstaellning av anoden. | |
| US4447302A (en) | Highly porous electrodes hot pressed from nickel powder for alkaline water electrolyzers | |
| JPH0774470B2 (ja) | 酸素発生用陽極の製法 | |
| JP2008138282A (ja) | アルカリ電解用陽極 | |
| CN113166958A (zh) | 氢产生用电极、其制造方法、以及氢的制造方法 | |
| CN112342566B (zh) | 电解用电极的制造方法 | |
| JP3661924B2 (ja) | 酸素発生用陽極 | |
| US4108745A (en) | Selenium-containing coating for valve metal electrodes and use |