FI65092B - Elektrod foer elektrokemiska foerfaranden - Google Patents

Description

ESSr^l tel i11)KUULUTUSJUL*A,SU ,ςηοο rasg LBJ (11) utlAgcnINGSSKRIFT 65092 C (4S) Ffcienr^i-i-t .....^-v'4 ^ (51) Kv.ik?/I«.CI.3 C 25 B 11/06 SUOM I — Fl N LAN D (21) Pwunttllwke.mw-P.t.nttn.dknln! 8001U5 (22) H»k«ml*pilvt — Antekninpdai 17.01.80 (23) AlkuplM — Glltl(h«tsdag 17.01. 80 (41) Tullut |ulklMk<l — Mlvit l8. 07. 8l

Patentti· ja rekisterihallitut .... ......... . .

. . (44) N»ht»vtk*lp*i»on |t kuuLlulkaisun pvm. —

Patent- och register!tyrelsan Ansekan iitlagd och utl.tkrifMn pubMcured 30.11. 83 (32)(33)(31) Pyydetty stuolkeus Bag«rd prtorHst (71)(72) Vladimir Leonidovich Kubasov, Kirovogradskaya ulitsa, U, korpus 2, kv. 135, Moskva, Leonid Ivanovich Jurkov, Tashkentskaya ulitsa 22, korpus 1, kv. 12l+, Moskva, Vladimir Borisovich Busse-Machukas, Izmailovsky bulvar, 37, kv. 27, Moskva, Georgy Nikolaevich Kokhanov, ulitsa Melnikova, 23, kv. 29, Moskva, Florenty Iserovich Lvovich, 1 Nizhne-Mikhailovsky proezd, 16, kv. 55, Moskva, USSR(SU) (7M Oy Kolster Ab (5*0 Elektrodi sähkökemiallisia menetelmiä varten - Elektrod för elektro-kemiska förfaranden Tämä keksintö koskee elektrodeja sähkökemiallisia prosesseja varten, jotka sisältävät sähköä johtavan alustan, joka on päällystetty aktiivisella yhdisteellä, joka sisältää metalli- ja boori-oksideja. Elektrodeja voidaan käyttää anodina elektrolysoitaessa alkalimetallikloridiliuoksia kloorin ja natriumhydroksidin valmistamiseksi käyttäen elektrolysoimislaitteita, joissa on suodatus-diafragma. Se sopii myös elektrolyyttiseen kloraatin valmistukseen, sähköorgaaniseen synteesiin, jäteveden ja vastaavien poisto-virtojen sähkökemialliseen puhdistukseen ja peittausliuosten re-generointiin.

Viime aikoihin asti on grafiittianodeja käytetty laajasti erilaisissa sähkökemiallisissa prosesseissa. Tällaisten anodien ilmeisiä etuja ovat helposti saatavissa olevan elektrodimateriaa-lin käyttö ja tunteettomuus oikosuluille. Grafiittianodeilla on kuitenkin korkea kloorin purkauspotentiaali ja itse asiassa korkea elektrolysoimislaitteen jännite eivätkä ne ole pitkäikäisiä, 2 65092 rajoitus, joka tekee välttämättömäksi elektrolysoimislaitteiden usein tapahtuvan avaamisen, jotta olisi mahdollista suorittaa ano-disarjan vaihtamiset. Sitäpaitsi grafiittianodit ovat suuria ja raskaita, ominaisuus, joka suurentaa elektrolysoimislaitteiden mittoja ja elektrolyysilaitosten tehollista pinta-alaa yli kohtuullisten rajojen.

Tällä hetkellä käytetään laajalti elektrodeja, jotka sisältävät sähköä johtavan alustan, joka on päällystetty aktiivisella massalla. Sähköä johtava alusta on valmistettu sopivasti metallista, kuten esimerkiksi titaanista, tantaalista, zirkoniumista, niobista tai näiden metallien lejeeringistä, joka on passivoitu anodisella polarisaatiolla. Se voi esiintyä oleellisesti missä tahansa muodossa, kuten reijitettynä tai umpinaisena levynä,tankona, ristikkona tai metallikeraamisena kappaleena.

Alalla tunnetaan elektrodiyhdistelmä, jossa aktiivinen massa sisältää platinametallien oksideja tai oksidiseoksia, esim. ruteenioksidia (vrt. GB-patentti n:o 1168558). Aktiivinen pinta on niinkin ohut kuin 3-10 ^um. Metallianodien ominaispiirteinä ovat parantuneet sähkökemialliset ominaisuudet, muuttumaton koko pitkällä toiminta-ajalla, pienemmät dimensiot ja pienempi paino, aktiivisen massan suuri stabiilius ja pitkät anodisarjan vaihto-välit, esimerkiksi useita vuosia, mikä on yleensä selvä etu alan aikaisempiin grafiittianodeihin verrattuna.

Edellä mainitussa elektrodissa, joka on tarkoitettu sähkökemiallisiin prosesseihin ja joka sisältää sähköä johtavan alustan, joka on valmistettu passivoidusta materiaalista ja päällystetty aktiivisen massan kerroksella, joka sisältää metallioksidia tai metallioksidien seosta platinaryhmästä (platina, iridium, ruteeni, rodium, palladium, osmium); aktiivinen massa voi sisältää mangaani-, lyijy-, koboltti-, titaani-, tantaali- ja zirkoniumoksideja tai piidioksidia, joiden määrä on alle 50 paino-% platinaryhmästä peräisin olevan metallin oksideista tai metallioksidien seoksesta (vrt. GB-patentti n:o 1168558). Tällaisessa elektrodissa sellaisen aktiivisen massan kuluminen, joka sisältää esimerkiksi rutenium- 2 oksidia, on 7,5 mg/1000 ampeerituntia virrantiheydellä 0,2 A/cm kloorin diafragmaelektrolyysissä vakio-olosuhteissa, jolloin aktiivisen massan häviö oli määritetty gravimetrisesti.

3 65092

Alalla tunnetaan myös elektrodi, jossa sähköä johtava, passivoitua metallia oleva alusta on päällystetty kerroksella aktiivista massaa, joka sisältää metallioksideja platinaryhmästä ja rautametallien ja mangaanin oksideja, joilla ei ole tasasuuntaus-ominaisuuksia. Aktiivinen massa sisältää alle 50 paino-% platina-metallin oksidia verrattuna sen metallioksidin tai metallioksidien seoksen painoon, jolla ei ole tasasuuntausominaisuuksia (vrt. "Electrochemistry", Voi. XII, no. 5,1976, SNTL:n Tiedeakatemia, Moskova, sivut 787-789).

Tällaisessa elektrodissa aktiivisen massan kulutus on 2 4-5,7 mg/1000 A.h virrantiheydellä 0,2 A/cm kloorin diafragma-elektrolyysissä vakio-olosuhteissa kokonaisamperituntimäärän kokeen aikana ollessa 787-896 tapauksessa, jossa aktiivinen massa sisältää 31 paino-% ruteniumoksidia ja 69 paino-% rautaoksideja.

Tunnetussa elektrodin valmistusmenetelmässä kerrostetaan platinametallien, rautametallien ja mangaanin oksideja sisältävää aktiivista massaa sähköä johtavalle alustalle, joka on valmistettu passivoidusta materiaalista, ja menettelyyn sisältyviä vaiheita ovat mainittujen metallien termisesti hajoavien yhdisteiden liuoksen levittäminen mainitulle alustalle ja sen terminen käsittely. Termisesti hajoavien metalliyhdisteiden liuos voidaan levittää toistuvasti (vrt. "Electrochemistry", Voi. XII, no 5, 1976, SNTL:n Tiedeakatemia, Moskova).

Aktiivinen massa levitetään sähköä johtavalle alustalle käyttäen platinametallien, rautametallien ja mangaanin termisesti hajoavien metalliyhdisteiden liuosta, minkä jälkeen alustaa käsitellään termisesti.

Toisessa tunnetussa menetelmässä alustaa käsitellään aluksi platinaryhmän termisesti hajoavan metalliyhdisteen liuoksella, seuraavien vaiheiden ollessa alustan terminen käsittely, muiden komponenttien termisesti hajaantuneiden yhdisteiden liuoksen levittäminen alustalle ja alustan toistettu terminen käsittely (vrt. DE-hakemusjulkaisut 2110043 ja 2126840).

Tämän keksinnön tarkoituksena on pienentää platinametallien kulutusta huonontamatta elektrodin sähkökemiallisia ominaisuuksia ja pidentää sen toimintaikää.

Tämä keksintö perustuu elektrodille tarkoitetun aktiivisen 4 65092 massan aikaansaamiseen, jonka koostumus tekee mahdolliseksi plati-nametallien kulutuksen alentamisen elektrodin käytössä.

Keksinnön mukaisessa sähkökemiallisiin prosesseihin tarkoitetussa elektrodissa, joka käsittää sähköä johtavan alustan, joka on päällystetty aktiivisen massan kerroksella, joka sisältää pla-tinametallien, rautametallien ja mangaanin oksideja, aktiivinen massa sisältää keksinnön mukaisesti lisäksi 0,1-50 paino-% boori-trioksidia.

Keksinnön ydin on lyhyesti esitettynä seuraava: tarjotaan sähkökemiallisia menetelmiä varten tarkoitettu elektrodi, jossa on sähköä johtavaa materiaalia oleva alusta, joka on päällystetty aktiivisella massalla, joka koostuu seuraavista komponenteista painoprosentteina laskettuna aktiivisen massan määrästä: vähintään yhtä platinametallin oksidia 5-45 vähintään yhtä rautametallin oksidia, 19 - 94 5 mangaanioksidia ' boorioksidia 0,1 - 50

Elektrodin kestävyyden parantamista silmälläpitäen on edullista, että aktiivinen massa sisältää ruteenioksidia ja rautaoksidia tai kobolttioksidia tai mangaani- ja kobolttioksidin seosta.

Tarjotaan myös menetelmä elektrodin valmistamiseksi sähkökemiallisia menetelmiä varten, jolloin sähköä johtavaa materiaalia oleva alusta päällystetään aktiivisella massalla saattamalla alustalle liuos, joka sisältää boorin termisesti hajoavaa yhdistettä ja vähintään yhtä rautametallien ja mahdollisesti mangaanin termisesti hajoavaa yhdistettä ja lisäksi vähintään yhtä platinametal-lien termisesti hajoavaa yhdistettä ja lämpökäsittelemällä mainittua alustaa lämpötilassa 360-500°C. On edullista, että liuoksen sisältämien komponenttien määrä painoprosentteina laskettuna aktiivisen massan määrästä on seuraava: vähintään yhtä platinametallin oksidia 5-45 vähintään yhtä rautametallin oksidia, mangaanioksidia 19 - 94,5 boorioksidia 0,1 - 50

On tarkoituksenmukaista, että mainittu liuos sisältää joko boorin, raudan ja ruteenin tai boorin, koboltin ja ruteenin tai boorin, koboltin, mangaanin ja ruteenin termisesti hajoavia yhdisteitä.

I; 5 65092

Tarjotaan myös menetelmä elektrodin valmistamiseksi sähkökemiallisia menetelmiä varten, jolloin sähköä johtava alusta päällystetään aktiivisella massalla saattamalla mainitulla alustalle platinametallin termisesti hajoavan yhdisteen ensimmäinen liuos ja käsittelemällä alustaa 360-500°C:ssa, minkä jälkeen mainitulle alustalle levitetään toinen liuos, joka sisältää termisesti hajoavaa booriyhdistettä ja vähintään yhtä rautametallin termisesti hajoavaa yhdistettä ja mahdollisesti mangaanin termisesti hajoavaa yhdistettä ja vähintään yhtä platinametallin termisesti hajoavaa yhdistettä, ja alustaa käsitellään termisesti lämpötilassa 360-500°C.

On toivottavaa, että liuosten sisältämien komponenttien määrä painoprosentteina laskettuna aktiivisen massan määrästä on seuraava: vähintään yhtä platinametallin oksidia 5-45 vähintään yhtä rautametallin oksidia, mangaanioksidia 19 - 94,5 boorioksidia 0,1 - 50

Elektrodin kestävyyden parantamiseksi on tarkoituksenmukaista, että ensimmäinen liuos sisältää termisesti hajoavaa ru-teeniyhdistettä ja toinen liuos termisesti hajoavaa boori- ja kobolttiyhdistettä tai boori-, koboltti- ja mangaaniyhdistettä ja lisäksi vähintään yhtä termisesti hajoavaa platinametalli-yhdistettä eli termisesti hajoavaa boori-, koboltti- ja ruteeni-yhdistettä .

Tarjotaan sähkökemiallisia menetelmiä varten elektrodi, joka koostuu sähköä johtavaa materiaalia olevasta alustasta ja alustalle levitetystä aktiivisesta massasta, joka sisältää pla-tinametallien, rautametallien, mangaanin oksideja ja johon keksinnön mukaisesti lisäksi sisältyy boorioksidia määrässä 0,1-50 paino-% laskettuna aktiivisen massan määrästä.

Aktiivinen massa sisältää edullisesti ruteniumoksidia ja rautaoksidia tai kobolttioksidia tai mangaani- ja koboltti-oksidien seosta. Tässä ehdotetussa menetelmässä elektrodin valmistamiseksi sähkökemiallisia prosesseja varten kerrostetaan aktiivista massaa sähköä johtavalle alustalle sellaisin vaihein kuin levittämällä alustalle platinametallien, rautametallien ja 6 65092 mangaanin termisesti hajoavien yhdisteiden liuosta ja käsittelemällä termisesti alustaa korotetussa lämpötilassa. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että liuokseen lisätään 0,1-50 paino-% termisesti hajoavaa booriyhdistettä laskettuna aktiivisen massan määrästä ja ilmoitettuna booritrioksidina. Elektrodin stabiiliuden parantamiseksi mainittu liuos sisältää edullisesti termisesti hajoavia boori-, rauta- ja rutenium- tai boori-, koboltti- ja rutenium- tai boori-, koboltti-, mangaani-ja ruteniumyhdisteitä.

Toisessa ehdotetussa menetelmässä elektrodin valmistamiseksi sähkökemiallisia prosesseja varten kerrostetaan aktiivinen massa sähköä johtavalle alustalle sellaisin vaihein kuin levittämällä sille ensimmäinen vähintään yhden platinametallin termisesti hajoavan yhdisteen liuos, käsittelemällä alustaa termisesti korotetussa lämpötilassa, minkä jälkeen alustalle levitetään toinen liuos, joka sisältää vähintään yhden rautametallin ja mahdollisesti mangaanin termisesti hajoavaa yhdistettä, jolloin toinen liuos voi sisältää yhden tai useamman platinametallin termisesti hajoavaa yhdistettä, ja käsittelemällä alustaa korotetussa lämpötilassa. Keksinnön mukaisen menetelmän tässä suoritusmuodossa lisätään toiseen liuokseen 0,1-50 paino-% termisesti hajoavaa booriyhdistettä laskettuna aktiivisen massan määrästä ja ilmoitettuna booritrioksidina.

On edullista, että ensimmäinen liuos sisältää termisesti hajoavaa ruteniumyhdistettä ja toinen liuos sisältää termisesti hajoavaa boori- ja koboltti- tai boori-, koboltti- ja mangaani-tai boori-, koboltti- ja ruteniumyhdisteitä.

Metallioksidien suositellut pitoisuudet takaavat elektrodin suuren sähkökemiallisen aktiivisuuden, joka ei kasva enää suuremmaksi komponenttien osuuden ylittäessä 50 paino-%. Booritrioksidin liittäminen aktiiviseen massaan parantaa huomattavasti elektrodin stabiiliutta verrattuna elektrodeihin, joiden aktiivinen massa sisältää pelkästään platinametallien, rautametallien ja mangaanin oksideja.

On havaittu, että aktiivisen massan stabiilius kasvaa booritrioksidin määrän ollessa 0,1-50 paino-%. Booritrioksidipitoi-suuden nostaminen yli 50 paino-% huonontaa voimakkaasti elektrodin sähkökemiallista aktiivisuutta.

7 65092

Elektrodeilla, jotka on valmistettu tässä ehdotetun menetelmän mukaisesti, on aktiivinen pinta, jonka stabiilius on 1,2-2 kertaa alan aikaisempien elektrodien stabiilius.

Tämän keksinnön mukaisen elektrodin sähkökatalyyttiset ominaisuudet ovat oleellisesti samanlaiset kuin tunnetuilla elektrodeilla. Sähkökatalyyttistä aktiivisuutta on arvioitu vertaamalla anodipotentiaalia standardivetyelektrodiin kloorin diafrag- 2 maelektrolyysiolosuhteissa. Virrantiheydellä 0,2 A/cm anodipola-risoinnissa elektrodipotentiaalien on havaittu olevan 1,34-1,37 V verrattuna standardivetyelektrodiin (s.H.e.) liuoksella, joka sisältää 300 g/1 NaCl 90°C:ssa lukuunottamatta yhdistelmiä, jotka sisältävät mangaanioksidia.

Tämän keksinnön mukainen elektrodi voidaan valmistaa seuraavasti: sopivaa sähköä johtavaa materiaalia, kuten esimerkiksi titaania olevaa alustaa käsitellään platinametalliyhdisteen liuoksella, johon on sekoitettu rautametallin ja mangaanin yhdistettä, joka sisältää myös boorihappoa. Tämän jälkeen alustaa käsitellään termisesti 360-500°C:n lämpötilassa.

Elektrodin valmistuksessa sähköä johtavaa alustaa voidaan käsitellä platinametallien termisesti hajoavien yhdisteiden liuoksella, seuraavien vaiheiden ollessa alustan terminen käsittely 360-500°C lämpötilassa, boorin ja platinametallin, rautametallin ja mangaanin termisesti hajoavien yhdisteiden liuoksen levittäminen ja alustan terminen käsittely.

Elektrodin valmistuksessa sähköä johtavaa alustaa voidaan käsitellä myös liuoksella, joka sisältää platinametallien termisesti hajoavia metalliyhdisteitä, seuraavien vaiheiden ollessa alustan terminen käsittely 360-500°C:n lämpötilassa, boorin ja rautametallin ja mangaanin termisesti hajoavien yhdisteiden toisen liuoksen levittäminen ja alustan terminen käsittely.

Elektrodin valmistuksessa keksinnön toisessa toteutus-muodossa sähköä johtavaa alustaa voidaan käsitellä liuoksella, joka sisältää boorin ja platinametallien ja rautametallien ja mahdollisesti mangaanin termisesti hajoavia yhdisteitä, seuraavien vaiheiden ollessa kuivaus 20-150°C:n lämpötilassa ja alustan terminen käsittely 360-500°C:n lämpötilassa.

Liuoksen levittäminen ja termisen käsittelyn toimenpiteet voidaan suorittaa toistuvasti.

8 65092

Ohessa suoritetaan tyypillisiä esimerkkejä keksinnön käytännön toteutuksesta.

Esimerkki 1

Tarkastellaan elektrodia, joka sisälsi sähköä johtavan alustan, joka on kooltaan 30x40x2 mm oleva titaanilevy, joka oli päällystetty kerroksella aktiivista massaa, joka sisälsi painoprosentteina: booritrioksidia 0,4: ruteniumoksidia 31; ja raudan oksideja 68,6.

Valmistusmenettely oli seuraava: titaanilevyltä poistettiin rasva 5-%:isella NaOH-liuoksella 60°C:ssa 10 minuutin ajan ja peitattiin sitten 20-%:isella HCl-liuoksella 100°C:ssa. Aktiivisen massan levittämiseksi valmistettiin liuos, joka sisälsi 7,8 ml ferronitraattia (1-molaarinen liuos), 1 g ruteniumkloridiliuosta, jonka väkevyys oli 19,2 paino-%, ja 0,2 ml boorihappoliuosta (0,5-molaarinen liuos). Liuos levitettiin valmistetulle titaanipinnalle ja sen annettiin kuivua 40 minuuttia korottaen lämpötila vähitellen 20°C:sta 150°C:seen. Seuraavaksi pidettiin 20 minuutin odotus-jakso 150°C:ssa ja suoritettiin terminen käsittely 360°C:ssa 20 minuutin ajan. Toimenpide toistettiin 6 kertaa. Kun kaikki kerrokset oli levitetty, elektrodia kuumennettiin 470°C:ssa yhden tunnin ajan. Elektrodille kerrostunut aktiivisen massan kokonaismäärä oli 13,2 g/m2.

Elektrodi testattiin kloorin diafragmaelektrolyysiolosuh-teissa pH-arvossa 3-5 liuoksella, joka sisälsi 300 g/1 NaCl, 90°C:ssa anodin virrantiheydellä 0,2 A/cm2. Anodipotentiaalin verrattuna standardivetyelektrodiin havaittiin olevan 1,35 V (s.h.e.). Amperituntien kokokonaismäärä kokeen aikana oli 2724,4. Mitään aktiivisen massan häviöitä ei havaittu gravimetrisesti. Anodi-painon mittaustarkkuus oli - 0,05 mg.

Esimerkki 2

Valmistettiin samanlainen elektrodi kuin esimerkissä 1 käyttäen yllä selostettua menettelyä. Levitettiin liuos valmistetulle titaanipinnalle ja annettiin sen kuivua 120°C:ssa 15 minuuttia. Seuraavaksi suoritettiin terminen käsittely 470°C:ssa 10 minuutin ajan. Toistettiin toimenpide kahdeksan kertaa. Elektrodille kerrostetun aktiivisen massan kokonaismäärä oli 17 g/m^.

i< 9 65092

Elektrodi testattiin kloorin diafragmaolosuhteissa pH-arvos-sa 4,5-5 liuoksella, joka sisältää 300 g/1 NaCl, 90°C:ssa anodi-virtatiheydellä 0,2 A/cm . Anodipotentiaalin havaittiin olevan 1,35 V (s.h.e.). Arapeerituntien kokonaismäärä kokeen aikana oli 2486. Aktiivisen massan häviö elektrolysointimenettelyn aikana oli 0,2 mg/1000 A.h.

Esimerkki 3

Valmistettiin samanlainen elektrodi kuin esimerkissä 1 kuvattiin käyttäen yllä selostettua menettelyä, mutta jättäen pois valmistava kuivausvaihe.

Elektrodeille kerrostetun aktiivisen massan kokonaismäärä oli 11 g/m .

Elektrodi testattiin kloorin diafragmaelektrolyysin olosuhteissa pH-arvossa 3-4 liuoksella, joka sisälsi 280 g/NaCl, 90°C:ssa 2 anodivirtatiheydellä 0,2 A/cm . Anodipotentiaalin havaittiin olevan 1,36 V (s.h.e.). Ampeerituntien kokonaismäärä kokeen aikana oli 0,9 mg/1000 A.h.

Esimerkki 4

Valmistettiin samanlainen elektrodi kuin esimerkissä 1 kuvattiin käyttäen yllä selostettua menettelyä, mutta jättäen pois valmistava kuivausvaihe. Aktiivisen massan tulisi sisältää painoprosentteina: ruteniumoksidia 31; rautaoksideja 67; ja booritri-oksidia 2. Elektrodille kerrostetun aktiivisen massan kokonais-määrä oli 15,3 g/m .

Elektcdi testattiin kloorin diafragmaelektrolyysiolosuh-teissa pH-arvossa 3-4 liuoksella, joka sisälsi 280 g/1 NaCl, 90°C:ssa anodivirtatiheydellä 0,2 A/cm2. Anodipotentiaalin havaittiin olevan 1,35 V (s.h.e.). Ampeerituntien kokonaismäärä kokeen aikana oli 1605,6. Aktiivisen massan häviöt koko käyttömenettelyn aikana olivat 0,56 mg/1000 A.h.

Esimerkki 5

Valmistettiin samanlainen elektrodi kuin esimerkissä 1 kuvattiin, mutta käyttäen aktiivista päällystettä, joka sisälsi painoprosentteina: ruteniumoksidia 31; rautaoksidia 59; ja boori-trioksidia 10. Elektrodille kerrostuneen aktiivisen massan kokonaismäärä oli 10,5 g/m2.

10 65092

Elektrodi testattiin kloorin diafragmaelektrolyysiolosuh-teissa pH-arvossa 3-5 liuoksella, joka sisälsi 280 g/1 NaCl, 90°C:ssa anodivirtatiheydellä 0,2 A/cm^. Anodipotentiaalin havaittiin olevan 1,37 V (s.h.e.). Ampeerituntien kokonaismäärä kokeen aikana oli 1751. Mitään aktiivisen massan häviöitä ei havaittu.

Esimerkki 6

Valmistettiin samanlainen elektrodi kuin esimerkissä 1 esitettiin käyttäen yllä olevaa menettelyä, mutta jättäen pois valmistavan kuivausvaiheen, aktiivisen massan sisältäessä painoprosentteina: ruteniumoksidia 31; rautaoksideja 19; ja booritrioksidia 50.

2

Elektrodille kerrostuneen aktiivisen massan kokonamäärä oli 13 g/m . Elektrodin valmistuksessa suoritettiin terminen käsittely 500°C:n lämpötilassa.

Elektrodi testattiin kloorin diafragmaelektrolyysiolosuh- teissa pH-arvossa 3-5 liuoksella, joka sisälsi 300 g/1 NaCl, o 2 90°C:ssa anodivirtatiheydellä 0,2 A/cm . Elektrodipotentiaalin havaittiin olevan 1,37 V (s.h.e.). Ampeerituntien kokonaismäärä kokeen aikana oli 900. Aktiivisen massan kulutus elektrolysointi- menettelyn aikana oli 1,2 mg/1000 A.h.

Esimerkki 7

Tarkastellaan elektrodia, joka käsitti sähköä johtavan alustan, jota edusti kooltaan 30 x 40 x 2 mm olevan titaanilevyn, joka oli päällystetty aktiivisen massan kerroksella, joka sisälsi painoprosentteina: ruteniumoksidia 5; mangaanioksidia 84,3; kobolttioksidia 10,3; ja booritrioksidia 0,4.

Valmistusmenettely oli seuraava. Valmistettiin titaani-alusta käyttäen esimerkissä 1 kuvattua menettelyä. Aktiivisen massan levittämiseksi käytettiin liuoksia, jotka sisälsivät magne-siumnitraattia (1-molaarinen liuos), kobolttinitraattia (1-molaa-rinen liuos), boorihappoliuosta (0,5-molaarinen liuos) ja rute-niumkloridiliuosta, jonka ruteniumväkevyys oli 19,2 paino-%. Levitettiin kerros ruteniumkloridiliuosta valmistetulle titaani-alustalle ja suoritettiin terminen käsittely 370°C:ssa 10 minuu-tin ajan. Kerrostuneen metallisen ruteniumin määrä oli 1,3 g/m . Seuraavaksi levitettiin kobolttinitraatin, magnesiumnitraatin ja boorihapon sekaliuosta, joka oli valmistettu yllä olevista liuoksista, ja suoritettiin terminen käsittely 380°C:ssa 20 i.

11 65092 minuutin ajan. Toimenpide toistettiin kymmenen kertaa. Elektrodil-le kerrostetun aktiivisen massan kokonaismäärä oli 35 g/m .

Elektrodi testattiin kloorin diafragmaelektrolyysiolosuh-teissa pH-arvossa 3-5 liuoksella, joka sisälsi 280 g/1 NaCl, 90°C:ssa anodivirtatiheydellä 0,1 A/cm2. Anodipotentiaalin verrattuna standardivetyelektrodiin havaittiin olevan 1,5 V (s.h.e.). Ampeerituntien kokonaislukumäärä kokeen aikana oli 1070. Aktiivisen massan kulutus oli 3 mg/1000 A.h.

Esimerkki 8

Tarkastellaan elektrodia, joka käsitti sähköä johtavan alustan, jota edusti 30 x 40 x 2 mm kokoinen titaanilevy, joka oli päällystetty aktiivisen massan kerroksella, joka sisälsi painoprosentteina: ruteniumoksidia 5; kobolttioksidia 94,9; ja booritrioksidia 0,1.

Valmistusmenettely oli seuraava. Valmistettiin titaanilevy esimerkissä 1 kuvatulla tavalla. Aktiivisen massan levittämiseksi valmistettiin seos, jossa oli kobolttinitraattiliuosta (1-molaa-rinen liuos), boorihappoliuosta (0,5-molaarinen liuos) ja rute-niumkloridiliuosta, jonka ruteniumväkevyys oli 19,2 paino-%. Levitettiin kerros ruteniumkloridiliuosta valmistetulle titaani-alustalle ja suoritettiin sitten terminen käsittely 370°C:n lämpötilassa 10 minuuttia. Kerrostetun metallisen ruteniumin määrä oli 2 1,3 g/m käsiteltyä pinta-alaa. Seuraavaksi levitettiin koboltti-nitraatin ja boorihapon sekaliuos, joka oli valmistettu yllä olevista liuoksista ja suoritettiin terminen käsittely 450°C:ssa 20 minuutin ajan. Kun kaikki kerrokset oli levitetty, elektrodi kuumennettiin 470°C:seen tunnin ajaksi. Elektrodille kerrostetun aktiivisen massan kokonaismäärä oli 30 g/m .

Elektrodi testatiin kloorin diafragmaelektrolyysiolosuh-teissa pH-arvossa 4-6 liuoksella, joka sisälsi 280 g/1 NaCl, 90°C:ssa anodivirtatiheydellä 0,2 A/cm2. Anodipotentiaalin havaittiin olevan 1,36 V (s.h.e.). Ampeerituntien kokonaismäärä oli 2050. Aktiivisen massan kulutus oli 3 mg/1000 A.h.

Esimerkki 9

Tarkastellaan elektrodia, joka koostuu 30 x 40 x 2 mm kokoisesta titaanilevystä, joka oli päällystetty aktiivisen massan kerroksella, joka sisälsi painoprosentteina: ruteniumoksidia 12 6 5092 45; rautaoksidia 53; ja booritrioksidia 2. Elektrodi valmistettiin käyttäen esimerkissä 1 kuvattua menettelyä. Levitettiin kerros ruteniumkloridiliuosta,jonka ruteniumväkevyys oli 19,2 paino-%, valmistetulle titaanialustalle ja suoritettiin sitten terminen käsittely 370°C:ssa 10 minuutin ajan. Kerrostetun metallisen ru- 2 teniumin määrä oli 1,3 g/m käsiteltyä pintaa. Titaanilevylle kerrostetun massan kokonaismäärä oli 12,5 g/m .

Elektrodi testattiin diafragmaelektrolyysiolosuhteissa pH-arvossa 3-4 liuoksella, joka sisälsi 300 g/1 NaCl, 90°C:ssa 2 anodivirtatiheydellä 0,2 A/cm . Anodipotentiaalin havaittiin olevan 1,35 V (s.h.e.). Ampeerituntien kokonaismäärä oli 1900. Aktiivisen massan kulutus elektrolysointimenettelyn aikana oli 1 mg/ 1000 A.h.

li

Claims (3)

13 65092

1. Elektrodi sähkökemiallisia menetelmiä varten, joka elektrodi käsittää sähköä johtavaa materiaalia olevan alustan, joka on päällystetty aktiivisella massalla, tunnettu siitä, että aktiivisen massan koostumus painoprosentteina on seuraava: vähintään yhtä platinametallin oksidia 5-45 vähintään yhtä rautametallin oksidia, mangaanioksidia 19 - 94,5 boorioksidia 0,1 - 50

2. Tapa valmistaa patenttivaatimuksen 1 mukainen elektrodi sähkökemiallisia menetelmiä varten, jolloin sähköä johtavaa materiaalia oleva alusta päällystetään aktiivisella massalla saattamalla mainitulle alustalle liuos, joka sisältää platinametallien, rautametallien, mangaanin termisesti hajoavia yhdisteitä, ja läm-pökäsittelemällä alustaa korotetussa lämpötilassa, tunnet-t u siitä, että liuokseen lisätään 0,1-50 paino-% termisesti hajoavaa booriyhdistettä laskettuna aktiivisen massan määrästä ja ilmoitettuna boorioksidina.

3. Tapa valmistaa patenttivaatimuksen 1 mukainen elektrodi sähkökemiallisia menetelmiä varten, jolloin sähköä johtavaa materiaalia oleva alusta päällystetään aktiivisella massalla saattamalla mainitulle alustalle ensimmäinen liuos, joka sisältää vähintään yhden platinametallin termisesti hajoavaa yhdistettä, ja lämpökäsittelemällä alustaa korotetussa lämpötilassa, minkä jälkeen alustalle saatetaan toinen liuos, joka sisältää vähintään yhden rautametallin termisesti hajoavaa yhdistettä ja mahdollisesti termisesti hajoavaa mangaaniyhdistettä ja joka voi sisältää yhden tai useamman platinametallin termisesti hajoavaa yhdistettä, tunnettu siitä, että toiseen liuokseen lisätään 0,1-50 paino-% termisesti hajoavaa booriyhdistettä laskettuna aktiivisen massan määrästä ja ilmoitettuna boorioksidina.