FR2583781A1 - CATHODE FOR ELECTROLYSIS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME CATHODE - Google Patents

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Dominique Ravier
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Abstract

L'INVENTION CONCERNE DES CATHODES. CES CATHODES SONT CONSTITUEES PAR UN SUBSTRAT ELECTRIQUEMENT CONDUCTEUR PORTANT UN REVETEMENT CONSTITUE D'UNE PLURALITE DE COUCHES D'OXYDE METALLIQUE, LA COUCHE SUPERFICIELLE ETANT CONSTITUEE PAR UN OXYDE DE METAL VALVE ET LA OU L'UNE DES COUCHES INTERMEDIAIRES ETANT CONSTITUEE PAR UN OXYDE D'UN METAL PRECIEUX DU GROUPEVIII. LES CATHODES SONT PARTICULIEREMENT UTILISABLES DANS LES CELLULES D'ELECTROLYSE DE L'EAU OU DES SOLUTIONS AQUEUSES D'HALOGENURES DE METAUX ALCALINS, CELLULES UTILISANT LA TECHNOLOGIE MEMBRANES.THE INVENTION RELATES TO CATHODES. THESE CATHODES ARE CONSTITUTED BY AN ELECTRICALLY CONDUCTIVE SUBSTRATE CARRYING A COATING CONSISTING OF A PLURALITY OF METAL OXIDE LAYERS, THE SURFACE LAYER CONSTITUTING OF A VALVE METAL OXIDE AND THE OR ONE OF THE METAL OXIDE LAYERS AND THE INTERMEDIATE CONSTITUENT LAYER 'A PRECIOUS METAL FROM THE GROUP VIII. THE CATHODES ARE PARTICULARLY USED IN CELLS FOR THE ELECTROLYSIS OF WATER OR AQUEOUS SOLUTIONS OF ALKALINE METAL HALOGENIDES, CELLS USING MEMBRANE TECHNOLOGY.

Description

CATHODE POUR ELECTROLYSECATHODE FOR ELECTROLYSIS

ET UN PROCEDE DE FABRICATION DE LA DITE CATHODE  AND A METHOD OF MANUFACTURING THE CATHODE DITE

La présente invention a pour objet une nouvelle cathode utili-  The present invention relates to a new cathode used

sable en électrolyse. Elle concerne également un procédé de fabri-  sand in electrolysis. It also relates to a manufacturing process

cation de cette cathode. Elle concerne tout particulièrement une  cation of this cathode. It particularly concerns a

cathode utilisable dans l'électrolyse de solution aqueuse d'halogé-  cathode for use in the electrolysis of aqueous halogen

nure de métal alcalin remarquable notamment par la faible valeur de son potentiel de travail et par la stabilité dans le temps de ses  the remarkable value of its working potential and the stability over time of its

performances électrochimiques.electrochemical performance.

Cette cathode appartient à la famille des cathodes métalliques, activées, obtenues en revêtant un substrat cathodique au moyen de  This cathode belongs to the family of activated metal cathodes, obtained by coating a cathode substrate by means of

divers matériaux d'activation, le but poursuivi étant essentiel-  various activation materials, the aim pursued being essential-

lement de réduire la surtension d'hydrogène en milieu alcalin.  to reduce the hydrogen overvoltage in an alkaline medium.

Le brevet anglais 1.511.719 décrit une cathode comprenant un substrat métallique, un revêtement de cobalt et un second revêtement  British Patent 1,511,719 discloses a cathode comprising a metal substrate, a cobalt coating and a second coating

de ruthénium.ruthenium.

Le brevet américain 4.100.049 décrit une cathode comprenant un substrat et un revêtement constitué par un mélange d'oxyde de métal précieux et d'oxyde de métal valve, en particulier l'oxyde de zirconium. Une technique de dépôt sur un substrat, par exemple constitué de nickel, d'un revêtement constitué par un alliage nickel-palladium est aussi décrite dans le brevet américain 3.216.919: selon ce brevet, on applique sur le substrat une couche d'alliage sous forme  US Patent 4,100,049 discloses a cathode comprising a substrate and a coating consisting of a mixture of precious metal oxide and valve metal oxide, in particular zirconium oxide. A deposition technique on a substrate, for example made of nickel, of a nickel-palladium alloy coating is also described in US Pat. No. 3,216,919: according to this patent, an alloy layer is applied to the substrate. form

de poudre puis procède au frittage de la dite poudre d'alliage.  of powder then sintering said alloy powder.

La demande de brevet japonais publiée sous le numéro 54-110983 (brevet américain n 4.465.580) décrit une cathode portant un revêtement constitué par une dispersion de particules de nickel ou d'un alliage de nickel et d'un activateur constitué de platine, ruthénium, iridium, rhodium, palladium ou osmium ou d'un oxyde de  Japanese Patent Application Publication No. 54-110983 (US Patent No. 4,465,580) discloses a cathode having a coating consisting of a dispersion of particles of nickel or a nickel alloy and a platinum activator, ruthenium, iridium, rhodium, palladium or osmium or an oxide of

ces métaux.these metals.

La demande de brevet japonais publiée sous le numéro 53-010036 décrit une cathode ayant un substrat en métal valve et un revêtement d'un alliage d'au moins un métal du groupe du platine et un métal valve et, éventuellement un revêtement de surface d'au moins un  Japanese Patent Application Publication No. 53-010036 discloses a cathode having a valve metal substrate and a coating of an alloy of at least one platinum group metal and a valve metal and optionally a surface coating of 'at least one

métal du groupe du platine.platinum group metal.

L'invention propose une nouvelle cathode, utilisable notamment dans l'électrolyse de solutions aqueuses d'halogénures de métaux  The invention proposes a novel cathode, which can be used in particular in the electrolysis of aqueous solutions of metal halides.

alcalins, la dite cathode étant constituée d'un substrat électri-  alkaline, the cathode being an electrical substrate

quement conducteur portant un revêtement à base d'un oxyde de métal du groupe du platine, cette cathode étant caractérisée en ce qu'elle porte un revêtement constitué d'une pluralité de couches d'oxydes métalliques, la couche superficielle étant sensiblement constituée par un oxyde d'un métal valve et la couche intermédiaire ou l'une au moins des couches intermédiaires étant sensiblement constituée par un oxyde de métal précieux de groupe VIII de la classification périodique des éléments. Le terme "sensiblement" est utilisé ici, à propos des couches superficielles et intermédiaires, pour indiquer que lesdites couches peuvent être constituées par l'oxyde du seul métal concerné ou par un oxyde mixte du métal concerné et du second métal en faible proportion, par exemple dans un rapport molaire  electrically conductive coating having a platinum group metal oxide coating, said cathode being characterized in that it carries a coating consisting of a plurality of metal oxide layers, the surface layer being substantially formed by a a metal oxide valve and the intermediate layer or at least one of the intermediate layers being substantially constituted by a precious metal oxide of group VIII of the periodic table of elements. The term "substantially" is used herein, in connection with the surface and intermediate layers, to indicate that said layers may be constituted by the oxide of only the metal concerned or by a mixed oxide of the metal in question and the second metal in a small proportion by example in a molar ratio

n'excédant pas 1/10.not exceeding 1/10.

Dans l'invention on utilise l'expression métal valve dans son acception usuelle c'est-à-dire qu'elle désigne les métaux des groupes 4b, 5b et 6b de la classification périodique, exception  In the invention, the term "valve metal" is used in its usual meaning, that is to say, it refers to the metals of groups 4b, 5b and 6b of the periodic table, with the exception of

étant toutefois faite du chrome.however, being made of chromium.

L'invention vise tout particulièrement des cathodes comprenant un substrat électriquement conducteur et un revêtement, le dit revêtement étant constitué d'une ou plusieurs couches d'oxyde de ruthénium (Ru 02) associée (s) à une ou plusieurs couches d'oxydes de titane et/ou zirconium. Elle concerne tout spécialement les cathodes dont le revêtement comprend Ru 02 et Ti 02 Parmi de telles cathodes, on mentionne tout spécialement les  The invention is particularly aimed at cathodes comprising an electrically conductive substrate and a coating, said coating consisting of one or more layers of ruthenium oxide (Ru 02) associated with one or more layers of oxides of titanium and / or zirconium. It relates especially to cathodes whose coating comprises Ru 02 and Ti 02. Among such cathodes, mention is made especially of

cathodes dont le revêtement comprend, à partir du substrat électro-  cathodes whose coating comprises from the electrostatic substrate

conducteur soit une ou plusieurs couches de Ru 02 suivies d'une ou plusieurs couches de Ti 02 soit une succession d'une ou plusieurs couches Ti 02/une ou plusieurs couches Ru 02/une ou plusieurs couches Ti 02. On ne sortirait pas du cadre de l'invention en interposant dans cette succession de couches d'autres oxydes de métaux précieux ou non précieux ou en remplaçant tout ou partie de Ru 02 et/ou Ti 02 par (Ru x Ti 1x)2 avec x croissant entre le  conductive one or more layers of Ru 02 followed by one or more layers of Ti 02 is a succession of one or more layers Ti 02 / one or more layers Ru 02 / one or more layers Ti 02. We would not go out of of the invention by interposing in this succession of layers other oxides of precious or non-precious metals or by replacing all or part of Ru 02 and / or Ti 02 by (Ru x Ti 1x) 2 with x increasing between

substrat électroconducteur et la surface en contact avec l'élec-  electroconductive substrate and the surface in contact with the electri-

trolyte. Au sens de l'invention le terme couche superficielle désigne précisément la couche d'oxyde dont la surface est en contact  trolyte. For the purposes of the invention, the term "surface layer" refers precisely to the oxide layer whose surface is in contact

direct avec l'électrolyte, l'expression couche intermédiaire dési-  with the electrolyte, the term interlayer

gnant toute couche disposée entre le substrat électroconducteur et ladite couche superficielle. L'invention vise tout particulièrement les cathodes dans le revêtement desquelles tout ou partie des oxydes  coating any layer disposed between the electroconductive substrate and said surface layer. The invention is particularly aimed at cathodes in the coating of which all or part of the oxides

précités se présentent sous forme d'écailles.  mentioned above are in the form of scales.

Au sens de l'invention le terme écaille désigne une pellicule  For the purposes of the invention, the term "shell" denotes a film

de forme plane, de portion de cylindre ou de sphère ou la combi-  plane, cylinder or sphere portion or the combination of

naison des dites formes, dont l'épaisseur est inférieure au dixième de la moyenne des deux dimensions du quadrilatère dans laquelle la  form, the thickness of which is less than one tenth of the average of the two dimensions of the quadrilateral in which the

dite écaille peut être inscrite, la valeur moyenne des dits dimen-  said scale may be inscribed, the average value of the said dimensions

sions pouvant être comprise entre 1 et 100 microns et plus préci-  can be between 1 and 100 microns and more accurate

sément entre 3 et 30 microns.between 3 and 30 microns.

Ainsi qu'il a été indiqué, le revêtement est constitué tota-  As indicated, the coating consists entirely of

lement ou partiellement par au moins un oxyde d'un métal précieux c'est-àdire ruthénium, rhodium, palladium, osmium, iridium et platine. On donne la préférence dans l'invention à l'oxyde de ruthénium ou à une association du dit oxyde avec un ou plusieurs  or partially by at least one oxide of a precious metal, that is to say ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium and platinum. Ruthenium oxide or a combination of said oxide with one or more is preferred in the invention.

autres oxydes de métaux précieux.other precious metal oxides.

Dans le revêtement des cathodes conformes à l'invention, le rapport molaire des oxydes de métaux précieux et de métal valve généralement compris entre 10/1 et 1/10 et de préférence entre 1/5  In the coating of the cathodes according to the invention, the molar ratio of the oxides of precious metals and metal valve generally between 10/1 and 1/10 and preferably between 1/5

et 5/1.and 5/1.

Le matériau constituant le substrat peut être choisi parmi les matériaux électriquement conducteurs. On le choisira avantageusement dans le groupe constitué par le nickel, l'acier inoxydable et  The material constituting the substrate may be chosen from electrically conductive materials. It will be chosen advantageously from the group consisting of nickel, stainless steel and

l'acier doux sans que cette énumération soit limitative.  mild steel without this enumeration being limiting.

Le substrat peut se présenter sous forme de plaque, feuille, présentant ou non un certain nombre d'orifices ou perforations, treillis, toile métallique ou métal déployé, grilles, les dits matériaux pouvant avoir une forme plane, cylindrique ou toute autre  The substrate may be in the form of a plate, sheet, with or without a number of orifices or perforations, mesh, wire mesh or expanded metal, grids, said materials may have a flat shape, cylindrical or any other

forme suivant la technologie employée.  shape according to the technology used.

L'invention concerne également un procédé de fabrication de ces cathodes. Ce procédé consiste essentiellement à déposer sur le substrat, éventuellement soumis à un traitement préalable approprié, les  The invention also relates to a method of manufacturing these cathodes. This process consists essentially in depositing on the substrate, possibly subjected to appropriate prior treatment, the

couches de sels des métaux puis à soumettre l'ensemble à un trai-  salt layers of the metals and then subject the whole to a

tement thermique conduisant à la forme oxydée.  thermal effect leading to the oxidized form.

Le traitement préalable du substrat consiste avantageusement en un dégraissage - si nécessaire - suivi d'un décapage, mécanique t/ou  The pretreatment of the substrate advantageously consists of a degreasing - if necessary - followed by stripping, mechanical t / or

chimique, suivant des techniques maintenant bien connues.  chemical, following techniques now well known.

La technique consiste essentiellement à déposer sur le substrat  The technique consists essentially of depositing on the substrate

sucessivement les couches de solutions de sels métalliques.  successively the layers of metal salt solutions.

Dans l'hypothèse du dépôt d'oxydes mixtes on peut utiliser la même technologie ou déposer directement les couches contenant les deux sels métalliques concernés. D'une manière générale les sels métalliques sont déposés sous forme de solution ou suspension. Selon la nature du sel, le solvant ou le diluant pourra consister en eau, acide minéral ou organique ou encore en solvant organique. On  In the case of mixed oxide deposition, the same technology can be used or the layers containing the two metal salts concerned can be deposited directly. In general, the metal salts are deposited in the form of a solution or suspension. Depending on the nature of the salt, the solvent or the diluent may consist of water, mineral or organic acid or organic solvent. We

utilise de préférence un solvant organique tel que le diméthyl-  preferably uses an organic solvent such as dimethyl

formamide, un alcool et notamment l'éthanol ou l'éthyl-2 hexanol.  formamide, an alcohol and especially ethanol or 2-ethyl hexanol.

D'une manière générale, la concentration atomique de métal est comprise entre 3.10T2 et 3 moles/litre et de préférence entre 1 et  In general, the atomic concentration of metal is between 3 × 10 -2 and 3 moles / liter and preferably between 1 and

2 mole/litre.2 moles / liter.

Les sels métalliques utilisables dans l'invention sont géné-  The metal salts which can be used in the invention are generally

ralement constitués par les sels minéraux ou organiques des métaux, tels que par exemple les halogénures, les nitrates, les carbonates, les sulfates, ou encore les acetates, acétylacétonates. Dans le cas  usually constituted by the inorganic or organic salts of metals, such as, for example, halides, nitrates, carbonates, sulphates, or even acetates, acetylacetonates. In the case

des sels conduisant aux oxydes de platine et de ruthénium on utili-  salts leading to platinum and ruthenium oxides are used.

sera avantageusement l'acide hexachloroplatinique hexahydraté et le  is advantageously hexachloroplatinic acid hexahydrate and the

chlorure de ruthénium hydraté.ruthenium chloride hydrate.

Le dépôt des couches de sels précités peut être réalisé suivant les techniques conventionnelles: immersion des substrats dans la ou les solutions ou suspensions, enduction au moyen de pinceau, brosse  The deposition of the aforementioned salt layers may be carried out according to conventional techniques: immersion of the substrates in the solution or suspensions or solutions, coating by means of a brush, brush

ou assimilés, projection électrostatique.  or assimilated, electrostatic projection.

La préparation des solutions ou suspensions et le dépSt se font généralement à température ambiante et à l'air. Naturellement on peut le cas échéant élever la température en particulier pour faciliter la dissolution de certains sels, et/ou travailler sous  The preparation of the solutions or suspensions and the deposition are generally at room temperature and in air. Naturally, it is possible, if necessary, to raise the temperature in particular to facilitate the dissolution of certain salts, and / or to work under

atmosphère d'azote ou autre gaz inerte vis-à-vis des dits sels.  nitrogen atmosphere or other inert gas vis-à-vis said salts.

La transformation des sels métalliques en oxydes se fait géné-  The conversion of metal salts into oxides is generally

ralement par traitement thermique. Ce traitement est avantageusement précédé d'un étuvage sous air destiné à éliminer totalement ou partiellement le solvant ou diluant. Cet étuvage peut s'effectuer à une température pouvant atteindre 200 C, la gamme de température allant de 100 à 150 C étant particulièrement recommandée. La durée  usually by heat treatment. This treatment is advantageously preceded by air baking to completely or partially remove the solvent or diluent. This baking can be carried out at a temperature up to 200 C, the temperature range from 100 to 150 C being particularly recommended. The duration

de ce traitement est généralement de quelques dizaines de minutes.  of this treatment is usually a few tens of minutes.

Le traitement proprement dit s'effectue généralement sous air à une  The actual treatment is generally carried out under air at a

température variant, selon les sels utilisés, entre 200 et 1000 C.  temperature varying, according to the salts used, between 200 and 1000 C.

De préférence on opère à une température comprise entre 400 et 750 C. La durée de ce traitement thermique est généralement comprise entre 15 mn et 1 h par couche. On peut effectuer ce traitement  The operation is preferably carried out at a temperature of between 400 and 750 ° C. The duration of this heat treatment is generally between 15 minutes and 1 hour per layer. We can do this treatment

thermique après chaque étuvage ou après le dernier étuvage.  after each steaming or after the last steaming.

La cathode conforme à l'invention est caractérisé par l'excel-  The cathode according to the invention is characterized by the excel-

lente adhérence des revêtements électroactifs sur le substrat.  slow adhesion of the electroactive coatings on the substrate.

La cathode de l'invention est adaptée à l'utilisation dans des cellules d'électrolyse dans lesquelles l'eau ou solution aqueuse est électrolysée avec production d'hydrogène par électrolyse, dégagé à  The cathode of the invention is suitable for use in electrolysis cells in which the water or aqueous solution is electrolyzed with hydrogen production by electrolysis, released at

la cathode. La cathode convient tout particulièrement à l'électro-  the cathode. The cathode is particularly suitable for electro-

lyse de solutions aqueuses de chlorures de métaux alcalins et  lysis of aqueous solutions of alkali metal chlorides and

notamment de solutions aqueuses de chlorures de sodium et à l'élec-  aqueous solutions of sodium chlorides and to the elec-

trolyse de l'eau, par exemple dans l'électrolyse de solutions aqueuses d'hydroxyde de potassium. Dans les cellules d'électrolyse, on peut utiliser comme séparateurs des diaphragmes microporeux mais les cathodes selon l'invention sont un intérêt tout particulier dans  trolysis of water, for example in the electrolysis of aqueous solutions of potassium hydroxide. In the electrolysis cells, it is possible to use microporous diaphragms as separators, but the cathodes according to the invention are of particular interest in

la technologie membrane.membrane technology.

Les exemples suivants illustrent l'invention.  The following examples illustrate the invention.

EXEMPLE 1:EXAMPLE 1

Le substrat est constitué par une plaque de nickel de  The substrate consists of a nickel plate of

x 10 x 0,6 mm.x 10 x 0.6 mm.

On effectue un traitement de surface au moyen de corindon  Surface treatment with corundum

(diamètre moyen des billes 250 Pm).  (average diameter of the beads 250 Pm).

a) On prépare à 23 C une solution dans 2 cm3 d'éthanol, de 2 g de Ru C13, xHCL, yH20, contenant environ 38% en poids de ruthénium métal. On effectue une enduction de la plaque de nickel au moyen de cette solution. On effectue un étuvage sous air (120 C, 30 mn), suivi d'un traitement thermique sous air (500 C, 30 mn). Après refroidissement on répète la séquence enduction/étuvage/traitement thermique.  a) is prepared at 23 C a solution in 2 cm3 of ethanol, 2 g of Ru C13, xHCl, yH20, containing about 38% by weight of ruthenium metal. The nickel plate is coated with this solution. Steaming was carried out under air (120 ° C., 30 minutes), followed by heat treatment in air (500 ° C., 30 minutes). After cooling, the coating / steaming / heat treatment sequence is repeated.

On obtient un dépôt de 1,4 mg/cm2 de Ru 02 sous forme d'écail-  A deposit of 1.4 mg / cm 2 of Ru 2 O 2 is obtained in the form of

les de dimensions moyennes comprises entre 3 et 30 pm, et présentant  the average size between 3 and 30 pm, and presenting

en radiographie X la structure de Ru 02.  in X-ray the structure of Ru 02.

b) On prépare à 23 C une solution dans 2 cm3 d'éthanol de 2,6 cm3 de Ti OC12, 2HC1 à 2,5 moles/l en Ti. On effectue les mêmes traitements (2 couches) enduction/étuvage/traitement thermique que  b) A solution in 2 cm3 of ethanol of 2.6 cm3 of Ti OC12, 2HCl at 2.5 mol / l of Ti is prepared at 23 ° C. The same treatments (2 layers) coating / steaming / heat treatment are carried out

sous a. On dépose ainsi 0,8 mg/cm2 de Ti 02.  under a. 0.8 mg / cm 2 of TiO 2 are thus deposited.

c) Cette cathode, testée dans la soude à 450 g/l, à 85 C et sous 50 A/dm2 présente un potentiel de travail de - 1225 mV par  c) This cathode, tested in sodium hydroxide at 450 g / l, at 85 ° C. and at 50 A / dm 2, has a working potential of -1225 mV per

rapport à l'électrode au calomel saturé (E.C.S.).  compared to the saturated calomel electrode (E.C.S.).

d) Un disque de 80 mm de diamètre, constitué par un grillage de nickel déployé et laminé, revêtu de Ru 02/Ti 02 en suivant le processus décrit ci-avant, est utilisé comme cathode d'une cellule  d) A disc of 80 mm in diameter, consisting of a rolled and rolled nickel mesh, coated with Ru 02 / Ti 02 following the process described above, is used as the cathode of a cell

d'électrolyse de solution aqueuse de chlorure de sodium - techno-  electrolysis of aqueous solution of sodium chloride - techno-

logie membrane.membrane.

Les conditions de fonctionnement sont: - intensité = 30 A/dm2 temperature = 85 C  The operating conditions are: - intensity = 30 A / dm2 temperature = 85 C

- soude 32% en poids.- soda 32% by weight.

On observe: - que la tension aux bornes de cette cellule présente, par rapport à la tension aux bornes d'une cellule dans laquelle la  It is observed that: - the voltage at the terminals of this cell has, with respect to the voltage at the terminals of a cell in which the

cathode est constituée du seul nickel non revêtu un gain de 300 mV.  cathode consists of single nickel uncoated gain of 300 mV.

- que ce gain est constant à 300 mV après 6 jours de fonction-  - this gain is constant at 300 mV after 6 days of operation

nement continu.continuously.

EXEMPLE 2:EXAMPLE 2

On utilise un substrat en nickel ayant subi un traitement de  A nickel substrate having been treated with

surface dans les conditions de l'exemple 1.  surface under the conditions of Example 1.

On prépare à 230C deux solutions: - Solution A: la solution dans 2 cm3 d'éthanol d'2 g de  Two solutions are prepared at 230 ° C: Solution A: the solution in 2 cm 3 of ethanol of 2 g of

Ru C13, xHCL, yH20 de l'exemple 1.Ru C13, xHCl, yH20 from Example 1.

- Solution B: une solution dans 1 cm3 d'éthanol de 1,3 cm3 de Ti 0C12, 2 HC1 à 2,5 moles/l en Ti On dépose sur le substrat en nickel deux couches de la solution B, selon la séquence enduction/étuvage/traitement thermique de l'exemple 1, puis après refroidissement deux couches de la s- lution A en suivant également la séquence enduction/étuvage/traitement thermique et de nouveau deux couches de la solution B suivie des mêmes traitements. Le dépôt total d'oxydes métalliques est de 1,75  Solution B: a solution in 1 cm 3 of ethanol of 1.3 cm 3 of Ti 0 Cl 2, 2 HCl at 2.5 mol / l of Ti is deposited on the nickel substrate two layers of solution B, according to the coating sequence / baking / heat treatment of Example 1, then after cooling two layers of the solution A also following the sequence coating / baking / heat treatment and again two layers of the solution B followed by the same treatments. The total deposit of metal oxides is 1.75

mg/cm2 dont 0,6 mg/cm2 de Ru 02.mg / cm2 of which 0.6 mg / cm 2 Ru 02.

Cette cathode portant un triple revêtement comprenant Ti 025 Ru 02 et Ti 02 est testée dans la soude, comme dans l'exemple 1: le potentiel de travail est de - 1240 mV par rapport à E.C.S. Après  This cathode carrying a triple coating comprising Ti 025 Ru 02 and Ti 02 is tested in sodium hydroxide, as in Example 1: the working potential is - 1240 mV with respect to E.C.S. After

heures le potentiel est de - 1210 mV.  hours the potential is - 1210 mV.

EXEMPLE 3:EXAMPLE 3

a) On utilise un substrat de Ni ayant subi un traitement de  a) A substrate of Ni having undergone a treatment of

surface dans les conditions de l'exemple 1.  surface under the conditions of Example 1.

b) On prépare à 23 C deux solutions: - Solution A: la solution dans 2cm3 d'éthanol de 2 g de  b) Two solutions are prepared at 23 ° C.: Solution A: the solution in 2 cm 3 of ethanol of 2 g of

Ru C13, xHCL, yH2O de l'exemple 1.Ru C13, xHCl, yH2O from Example 1.

- Solution B: une solution dans l'éthanol (2,4 cm3)/HCl (1 cm3  - Solution B: a solution in ethanol (2.4 cm3) / HCl (1 cm3

- 1 N) de 1 g de ZrOC12, 8H20.1 N) of 1 g of ZrOC12, 8H20.

c) On dépose sur le substrat deux couches de la solution B  c) Two layers of solution B are deposited on the substrate

selon la séquence enduction/étuvage/traitement thermique de l'exem-  according to the coating / steaming / heat treatment sequence of the

ple 1 puis, après refroidissement, deux couches de la solution A, en suivant également la séquence enduction/étuvage/traitement thermique et de nouveau deux couches de la solution B, suivie des mêmes traitements. d) Le dépSt total d'oxydes métalliques est de 1,8 mg/cm2 dont 0,7 mg/cm2 de Ru 02 Cette cathode, portant un triple revêtement Zr 029 Ru 02, Zr 02  Then, after cooling, two layers of solution A, also following the coating / steaming / heat treatment sequence and again two layers of solution B, followed by the same treatments. (d) The total amount of metal oxides is 1.8 mg / cm2, of which 0.7 mg / cm 2 RuO 2 This cathode, with a triple coating Zr 029 Ru 02, Zr 02

est testée dans la soude comme dans l'exemple 1.  is tested in soda as in Example 1.

Le potentiel de travail est de -1210 mV par rapport à E.C.S.;  The working potential is -1210 mV compared to E.C.S .;

après 16 heures, le potentiel est de -1200 mV.  after 16 hours, the potential is -1200 mV.

EXEMPLE 4EXAMPLE 4

a) On utilise le substrat nickel et les solutions A et B de  a) The nickel substrate and the solutions A and B of

l'exemple 3.Example 3

b) On dépose sur le substrat deux couches de la solution A puis deux couches de la solution B en suivant le processus et conditions  b) Deposit on the substrate two layers of solution A then two layers of solution B following the process and conditions

d'enduction/étuvage/traitement thermique de l'exemple 1.  coating / steaming / heat treatment of Example 1.

c) Le dépSt total d'oxydes métalliques est de 1,2 mg/cm2 dont  (c) The total amount of metal oxides is 1.2 mg / cm2

0,7 mg/cm2 de Ru 02.0.7 mg / cm 2 of Ru 2 O.

Cette cathode, portant un double revêtement Ru 02/Zr 02 est  This cathode, bearing a double coating Ru 02 / Zr 02 is

testée dans la soude comme dans l'exemple 1.  tested in soda as in Example 1.

Le potentiel de travail est de -1210 mV par rapport à E.C.S.  The working potential is -1210 mV compared to E.C.S.

Après 16 heures, le potentiel est inchangé.  After 16 hours, the potential is unchanged.

R E V E N D I CATIONSR E V E N D I CATIONS

1/ Cathode utilisable dans une cellule d'électrolyse, consti-  1 / Cathode usable in an electrolysis cell, constituting

tuée d'un substrat électriquement conducteur portant un revêtement à base d'un oxyde de métal du groupe du platine, cette cathode étant caractérisée en ce qu'elle porte un revêtement constitué d'une pluralité de couches d'oxydes métalliques, la couche superficielle étant sensiblement constituée par un oxyde de métal valve et la couche intermédiaire ou l'une au moins des couches intermédiaires étant sensiblement constituée par un oxyde de métal précieux du  of an electrically conductive substrate having a coating based on a platinum group metal oxide, said cathode being characterized in that it carries a coating consisting of a plurality of layers of metal oxides, the surface layer being substantially constituted by a valve metal oxide and the intermediate layer or at least one of the intermediate layers being substantially constituted by a precious metal oxide of

groupe VIII de la classification périodique des éléments.  Group VIII of the Periodic Table of Elements.

2/ Cathode selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche superficielle et/ou la ou les couches intermédiaires sont  2 / cathode according to claim 1, characterized in that the surface layer and / or the intermediate layer or layers are

constituées par les oxydes de seuls métaux concernés.  consisting of the only metals of interest.

3/ Cathode selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche superficielle et/ou la couche intermédiaire ou l'une au moins des couches intermédiaires est constituée par un oxyde mixte du  3 / cathode according to claim 1, characterized in that the surface layer and / or the intermediate layer or at least one of the intermediate layers is constituted by a mixed oxide of

métal concerné et du second métal en faible proportion.  metal concerned and the second metal in a small proportion.

4/ Cathode selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,  4 / cathode according to any one of claims 1 to 3,

caractérisée en ce que le revêtement est constitué d'une ou plu-  characterized in that the coating consists of one or more

sieurs couches d'oxyde de ruthénium (Ru 02) associée (s) à une ou  ruthenium oxide (Ru 02) layers associated with one or more

plusieurs couches d'oxydes de titane et/ou zirconium.  several layers of titanium and / or zirconium oxides.

/ Cathode selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,  Cathode according to one of Claims 1 to 4,

caractérisée en ce que le revêtement comprend, à partir du substrat une ou plusieurs couches de Ru 02 puis une ou plusieurs couches de Ti 02 et/ou Zr 02' ou une succession d'une ou plusieurs couches de Ti 02 et/ou Zr 02/une ou plusieurs couches de Ru 02/une ou plusieurs  characterized in that the coating comprises, from the substrate one or more layers of Ru 02 and then one or more layers of Ti 02 and / or Zr 02 'or a succession of one or more layers of Ti 02 and / or Zr 02 / one or more layers of Ru 02 / one or more

couches de Ti 02 et/ou Zr 02.layers of Ti 02 and / or Zr 02.

6/ Cathode selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,  6 / cathode according to any one of claims 1 to 5,

caractérisée en ce que, dans le revêtement, tout ou partie des  characterized in that, in the coating, all or part of the

oxydes se présentent sous forme d'écailles.  Oxides are in the form of scales.

7/ Cathode selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,  7 / cathode according to any one of claims 1 to 6,

caractérisé en ce que le substrat est choisi dans le groupe consti-  characterized in that the substrate is selected from the group consisting of

tué par le nickel, l'acier inoxydable et l'acier doux.  killed by nickel, stainless steel and mild steel.

8/ Procédé de fabrication des cathodes selon l'une quelconque  8 / Method for manufacturing cathodes according to any one

des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il consiste à déposer  Claims 1 to 7, characterized in that it consists in depositing

sur le substrat, éventuellement soumis à un traitement préalable  on the substrate, possibly subjected to a preliminary treatment

appropriée, les couches de sels des métaux, puis à soumettre l'en-  metal salt layers, then submit the

semble à un traitement thermique conduisant à la forme oxydée.  seems to heat treatment leading to the oxidized form.

9/ Procédé selon la revendication 8, dans lequel on dépose  9 / A method according to claim 8, in which one deposits

successivement sur le substrat les couches de solutions ou suspen-  successively on the substrate the layers of solutions or suspen-

sion de sels de métaux.salt of metals.

/ Procédé de fabrication des cathodes selon la revendication 3, caractérisé en ce que les sels de métaux destinés à former l'oxyde mixte sont déposés sous forme d'une ou plusieurs couches  Process for manufacturing cathodes according to claim 3, characterized in that the metal salts intended to form the mixed oxide are deposited in the form of one or more layers.

d'une même solution des dits sels.of the same solution of said salts.

11/ Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 10,  11 / A method according to any one of Claims 8 to 10,

caractérisé en ce que les sels de métaux sont choisis parmi les sels  characterized in that the metal salts are selected from salts

minéraux ou organiques des métaux, tels que par exemple les halogé-  inorganic or organic metals, such as, for example, halogens

nures, les nitrates, les carbonates, les sulfates, ou encore les  nitrates, carbonates, sulphates, or even

acétates, acétylacétonates.acetates, acetylacetonates.

12/ Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 11,  12 / A method according to any one of Claims 8 to 11,

caractérisé en ce que le traitement thermique est effectué à une  characterized in that the heat treatment is carried out at a

température comprise entre 200 et 1000 C.  temperature between 200 and 1000 C.

13/ Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le traitement thermique est précédé d'un étuvage destiné à éliminer totalement ou partiellement le solvant ou diluant des sels de métaux, le dit étuvage étant effectué à une température pouvant  13 / A method according to claim 12, characterized in that the heat treatment is preceded by a baking to completely or partially remove the solvent or diluent metal salts, said baking being carried out at a temperature of

atteindre 200 C.reach 200 C.

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