JPH02258992A - 高耐久性低水素過電圧陰極及びその製造方法 - Google Patents
高耐久性低水素過電圧陰極及びその製造方法Info
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- JPH02258992A JPH02258992A JP1076770A JP7677089A JPH02258992A JP H02258992 A JPH02258992 A JP H02258992A JP 1076770 A JP1076770 A JP 1076770A JP 7677089 A JP7677089 A JP 7677089A JP H02258992 A JPH02258992 A JP H02258992A
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- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は高耐久性低水素過電圧陰極、特には酸化性環境
下においても特性の劣化が極めて小さい低水素過電圧陰
極及びその製法に関する。
下においても特性の劣化が極めて小さい低水素過電圧陰
極及びその製法に関する。
[従来の技術]
低水素過電圧陰極、特にはハロゲン化アルカリ水溶液i
fM用の陰極として各種のものが提案されている。これ
らの中で、本出願人が既に提案した特開昭54−112
785号公報で開示される電極は、それまでに知られた
電極に比べて低水素過電圧及びその耐久性に関し、大き
な効果を持つものであるが、本発明者等は、さらに4り
討を加えた結果、上記公報で開示される電極もある場合
には、必ずしも耐久性が十分でない場合のあることを見
いだし、この解決のため鋭意努力した結果本発明を見い
だすに至ったものである。
fM用の陰極として各種のものが提案されている。これ
らの中で、本出願人が既に提案した特開昭54−112
785号公報で開示される電極は、それまでに知られた
電極に比べて低水素過電圧及びその耐久性に関し、大き
な効果を持つものであるが、本発明者等は、さらに4り
討を加えた結果、上記公報で開示される電極もある場合
には、必ずしも耐久性が十分でない場合のあることを見
いだし、この解決のため鋭意努力した結果本発明を見い
だすに至ったものである。
ハロゲン化アルカリ水溶液電解槽で電解により層極富か
らはハロゲンガス、陰極室からは苛性アルカリ水溶液と
水素ガスを製造することは既によく知られた工業的な塩
素及び苛性アルカリの製造方法である。この電解槽の陰
極としては低水素過電圧の上記の如き陰極が好ましく用
いられるが、上記電解槽は運転の途中、種々の理由によ
り運転を停止することがあり、この場合、運転を再開す
ると水素過電圧が上昇することが認められた。本発明者
等はこの現象について深く追求した結果、電解槽の停止
時に陽極と陰極をブスバーで短絡して停止する停止方法
の場合には、短絡時に発生する逆電流により陰極が酸化
され、ニッケルやコバルトを活性成分とした陰極の場合
はそれらが水酸化物に変質することにより電極活性が低
下し、運転再開後も元の活性状態に戻らない(すなわち
水素過電圧が上昇する)ことを見いだした。
らはハロゲンガス、陰極室からは苛性アルカリ水溶液と
水素ガスを製造することは既によく知られた工業的な塩
素及び苛性アルカリの製造方法である。この電解槽の陰
極としては低水素過電圧の上記の如き陰極が好ましく用
いられるが、上記電解槽は運転の途中、種々の理由によ
り運転を停止することがあり、この場合、運転を再開す
ると水素過電圧が上昇することが認められた。本発明者
等はこの現象について深く追求した結果、電解槽の停止
時に陽極と陰極をブスバーで短絡して停止する停止方法
の場合には、短絡時に発生する逆電流により陰極が酸化
され、ニッケルやコバルトを活性成分とした陰極の場合
はそれらが水酸化物に変質することにより電極活性が低
下し、運転再開後も元の活性状態に戻らない(すなわち
水素過電圧が上昇する)ことを見いだした。
また、陽極と陰極を短絡せずにf1電を停止する停止方
法においても、高温NaOH高濃度中に陰極が長時間浸
漬されると、陰極活性成分がニッケルまたはコバルトの
場合にはそれらが腐食電位に突入して水酸化物に変質し
くこの反応も一種の電気化学的酸化反応である)電極活
性が低下することを見いだした。
法においても、高温NaOH高濃度中に陰極が長時間浸
漬されると、陰極活性成分がニッケルまたはコバルトの
場合にはそれらが腐食電位に突入して水酸化物に変質し
くこの反応も一種の電気化学的酸化反応である)電極活
性が低下することを見いだした。
c本発明の解決しようとする問題点コ
本発明は上記使用条件下でも電極活性の低下しない電極
及びその製法を提供するものである。
及びその製法を提供するものである。
[問題点を解決するための手段]
そこでこの現象を防止するため鋭意検討した結果、電気
化学的に水素の吸蔵、放出を行い、かつ水素過電圧の低
い水素吸蔵金属を電極活性成分の一部または全部に用い
れば、前期のようなX槽の停止においては、水素吸蔵金
属中に吸蔵された多量の水素が電気化学的に酸化される
ことでf種活性成分の酸化を効果的に防止できること、
すなわち活性を長期に維持できることを見いだし、本発
明を完成したもので、本発明は電極活性金属粒子の一部
が電極芯体上に設けた層の表面に露出してなる電極にお
いて、該電極活性金属粒子の一部が電気化学的に水素の
吸蔵及び放出のできる水素吸蔵金属である高耐久性低水
素過電圧陰極及び後述する上記の高耐久性低水素過電圧
陰極の製造方法を要旨とするものである。
化学的に水素の吸蔵、放出を行い、かつ水素過電圧の低
い水素吸蔵金属を電極活性成分の一部または全部に用い
れば、前期のようなX槽の停止においては、水素吸蔵金
属中に吸蔵された多量の水素が電気化学的に酸化される
ことでf種活性成分の酸化を効果的に防止できること、
すなわち活性を長期に維持できることを見いだし、本発
明を完成したもので、本発明は電極活性金属粒子の一部
が電極芯体上に設けた層の表面に露出してなる電極にお
いて、該電極活性金属粒子の一部が電気化学的に水素の
吸蔵及び放出のできる水素吸蔵金属である高耐久性低水
素過電圧陰極及び後述する上記の高耐久性低水素過電圧
陰極の製造方法を要旨とするものである。
ここで電気化学的に水素の吸蔵及び放出のできる水素吸
蔵金属とはアルカリ性水溶液中で次のような電極反応を
行うものを言う。すなわち還元反応では水を還元して生
成した水素原子を金属中に吸蔵し、酸化反応では吸蔵水
素を金属表面で水酸イオンと反応させて水にする反応を
行うものを、言う。反応式を以下に示す。
蔵金属とはアルカリ性水溶液中で次のような電極反応を
行うものを言う。すなわち還元反応では水を還元して生
成した水素原子を金属中に吸蔵し、酸化反応では吸蔵水
素を金属表面で水酸イオンと反応させて水にする反応を
行うものを、言う。反応式を以下に示す。
Mは水素吸蔵金属でありMHMはそれの水素化物を示す
。この水素吸蔵金属を電極活性粒子の一部または全部と
した陰極を用いて、例えばイオン膜性による食塩電解を
行った場合、通電初期には反応式(1)の右向きの反応
により水素吸蔵金属中に水素が吸蔵され、やがて水素の
吸蔵が飽和に達すると以下に示す反応(2)により、水
素吸蔵金属の表面で水素が発生し、本来の陰極上におけ
る電極反応が進行する。
。この水素吸蔵金属を電極活性粒子の一部または全部と
した陰極を用いて、例えばイオン膜性による食塩電解を
行った場合、通電初期には反応式(1)の右向きの反応
により水素吸蔵金属中に水素が吸蔵され、やがて水素の
吸蔵が飽和に達すると以下に示す反応(2)により、水
素吸蔵金属の表面で水素が発生し、本来の陰極上におけ
る電極反応が進行する。
H20+ e +H2+ OI・ド (2
)一方、電槽の短絡などによる停止時には、水素吸蔵金
属中に大量に吸蔵された水素が電気化学的に反応式(1
)の左向きの反応により水素を放出し、すなわち電気化
学的に水素を酸化して酸化電流を負担することにより電
極活性金属粒子自体の酸化を効果的に防止することがで
きる。
)一方、電槽の短絡などによる停止時には、水素吸蔵金
属中に大量に吸蔵された水素が電気化学的に反応式(1
)の左向きの反応により水素を放出し、すなわち電気化
学的に水素を酸化して酸化電流を負担することにより電
極活性金属粒子自体の酸化を効果的に防止することがで
きる。
このように本発明に使用し得る水素吸蔵金属は上述のご
とく、電気化学的に水素な吸蔵及び放出できるものであ
り、具体的にはLaxNis (ただし、1.0<x
≦1.3である。)で表されるランタンニッケル系合金
である。X≦1ではXが小さくなるほど水素吸蔵金属の
吸蔵水素量が少なくなり、また吸蔵及び放出の平衡圧が
高くなるため本発明の効果が不十分となってしまう。X
>1.3では苛性アルカリ溶液中での耐食性に問題があ
り長期間の使用に耐えることができない。したがって、
1.0<x≦1.3で有ることが必要であり、好ましく
は、1.03≦X≦1.2である。本発明で使用される
ランタンニッケル系合金は必要に応じて、La+、1I
3Nis、La+、esNis、シa1゜+N11s、
La+、2Nis、La+、3Nisなとを添加するこ
とができる。
とく、電気化学的に水素な吸蔵及び放出できるものであ
り、具体的にはLaxNis (ただし、1.0<x
≦1.3である。)で表されるランタンニッケル系合金
である。X≦1ではXが小さくなるほど水素吸蔵金属の
吸蔵水素量が少なくなり、また吸蔵及び放出の平衡圧が
高くなるため本発明の効果が不十分となってしまう。X
>1.3では苛性アルカリ溶液中での耐食性に問題があ
り長期間の使用に耐えることができない。したがって、
1.0<x≦1.3で有ることが必要であり、好ましく
は、1.03≦X≦1.2である。本発明で使用される
ランタンニッケル系合金は必要に応じて、La+、1I
3Nis、La+、esNis、シa1゜+N11s、
La+、2Nis、La+、3Nisなとを添加するこ
とができる。
本発明に用いられる電極活性金属粒子は、上述のような
水素吸蔵金属と、水素過電圧の低いラネーニッケル及び
/またはラネーコバルトからなる。
水素吸蔵金属と、水素過電圧の低いラネーニッケル及び
/またはラネーコバルトからなる。
所記の目的を達するためには、該水素吸蔵金属を電極活
性金属中で5〜90 w tL 特には、10〜80w
tX存在せしめることが好ましい。なぜなら、水素吸蔵
金属の割合が54工未溝では短絡時に放出される水素の
量が少ないために短絡に上りでニッケルやコバルトの活
性成分が酸化され゛C1f極活性が低下し、水素過電圧
が大きくなってしまい、また90wtXを超えると水素
過電圧の低いラネーニッケル及び/またはラネーコバル
トの割合が小さくなるので、水素過電圧が高くなるため
である。
性金属中で5〜90 w tL 特には、10〜80w
tX存在せしめることが好ましい。なぜなら、水素吸蔵
金属の割合が54工未溝では短絡時に放出される水素の
量が少ないために短絡に上りでニッケルやコバルトの活
性成分が酸化され゛C1f極活性が低下し、水素過電圧
が大きくなってしまい、また90wtXを超えると水素
過電圧の低いラネーニッケル及び/またはラネーコバル
トの割合が小さくなるので、水素過電圧が高くなるため
である。
また、これらの水素吸蔵金属は水素の吸蔵、放出により
脆性破壊を起こし微粉化してゆくことが知られているた
め、この微粉化による脱落等を防ぐために、あらかじめ
機械的な粉砕や気相中で水素ガスの吸蔵放出を繰り返1
″ことにより微粉化した金属を用いたり、この脱落を防
止するためマトリックス材として前記ラネーニッケルや
ラネーコバルトの他に、金属粒子、例えばニッケル粉末
やバインダーとしてポリマー粉末等を用いてもよい。
脆性破壊を起こし微粉化してゆくことが知られているた
め、この微粉化による脱落等を防ぐために、あらかじめ
機械的な粉砕や気相中で水素ガスの吸蔵放出を繰り返1
″ことにより微粉化した金属を用いたり、この脱落を防
止するためマトリックス材として前記ラネーニッケルや
ラネーコバルトの他に、金属粒子、例えばニッケル粉末
やバインダーとしてポリマー粉末等を用いてもよい。
上述の水素吸蔵金属粒子の平均粒径は、電極表面の多孔
性度及び後述する電極製造の際の粒子の分散性にも関係
するが、0.1μm〜100μmであれば充分である。
性度及び後述する電極製造の際の粒子の分散性にも関係
するが、0.1μm〜100μmであれば充分である。
上記範囲中、電極表面の多孔性等の点から、好ましくは
、0.9μm〜50μm、更に好ましくは1μm〜30
μmである。
、0.9μm〜50μm、更に好ましくは1μm〜30
μmである。
更に本発明に用いる粒子は、電極のより低い水素過電圧
を達成するため、表面多孔性であることが好ましい。
を達成するため、表面多孔性であることが好ましい。
この表面多孔性は、粒子の全表面が多孔性であることの
みを意味するものでなく、前述した金属からなる層より
露出した部分のみが多孔性になっておれば充分である。
みを意味するものでなく、前述した金属からなる層より
露出した部分のみが多孔性になっておれば充分である。
多孔性の程度は、その程度がかなり大きいほど好ましい
が、過度に多孔性にすると電極芯体上に設けられた層の
機械的強度が低下するため多孔度(poros i t
y)が20〜90$にすることが好ましい。上記範囲申
請に好ましくは30〜85χ、特に好ましくは50〜8
0$である。
が、過度に多孔性にすると電極芯体上に設けられた層の
機械的強度が低下するため多孔度(poros i t
y)が20〜90$にすることが好ましい。上記範囲申
請に好ましくは30〜85χ、特に好ましくは50〜8
0$である。
なお、上記多孔度とは、公知の水銀圧入法或は水置換法
によって測定される値である。
によって測定される値である。
上述のM、種活性金属粒子が金属基体上に強固に設けら
れるための層は、該粒子を構成する成分の一部と同じ金
属であることが好ましい。
れるための層は、該粒子を構成する成分の一部と同じ金
属であることが好ましい。
かくして、本発明の陰極の電極表面には、多数の上述の
粒子が付着しており、巨視的にみると、陰極表面は微多
孔性になっている。
粒子が付着しており、巨視的にみると、陰極表面は微多
孔性になっている。
このように本発明の陰極は、それ自体低い水素過電圧を
有する粒子が電極表面に多数存在し、かつ前述した通り
、電極表面が微多孔性になっているため、それだけ電極
活性面が大きくなり、これらの相乗効果によって、効果
的に水素過電圧の低減を図ることができる。
有する粒子が電極表面に多数存在し、かつ前述した通り
、電極表面が微多孔性になっているため、それだけ電極
活性面が大きくなり、これらの相乗効果によって、効果
的に水素過電圧の低減を図ることができる。
しかも本発明に用いられる粒子は、上記金属からなる層
によって、電極表面に強固に付着しているので、劣化し
にくく、上記低水素過電圧の持続性を飛躍的に延ばすこ
とができる。
によって、電極表面に強固に付着しているので、劣化し
にくく、上記低水素過電圧の持続性を飛躍的に延ばすこ
とができる。
本発明の電極芯体はその祠貿として任意の適当な導電性
金属、例えば、Ti、Zr、Fe5Nt、V、Mo、C
u、Ag、Mn、白金族金属、黒鉛、C「から選ばれた
金属またはこれらの金属から選ばれた合金が採用しうる
。
金属、例えば、Ti、Zr、Fe5Nt、V、Mo、C
u、Ag、Mn、白金族金属、黒鉛、C「から選ばれた
金属またはこれらの金属から選ばれた合金が採用しうる
。
このうちFe、Fe合金(Fe−Ni合金Je−Cr合
金、Fe−Ni−Cr合金など) Nis旧合金合金i
−Cu合金、Ni−Cr合金なと) Cu、Cu合金な
どを採用することが好ましい、特に好ましい電極芯体の
材質はFe、CuSNi、Fe−Ni合金、Fe−Ni
−Cr合金である。
金、Fe−Ni−Cr合金など) Nis旧合金合金i
−Cu合金、Ni−Cr合金なと) Cu、Cu合金な
どを採用することが好ましい、特に好ましい電極芯体の
材質はFe、CuSNi、Fe−Ni合金、Fe−Ni
−Cr合金である。
Tj、極芯体の構造は、使用する電極の構造に合わせて
任意適宜な形状寸法にすることができる。その形状は、
例えば板状、多孔状、網状(例えばエクスパンドメタル
など)、すだれ状等が採用でき、これらを平板状、曲板
状、筒状にしてもよい。
任意適宜な形状寸法にすることができる。その形状は、
例えば板状、多孔状、網状(例えばエクスパンドメタル
など)、すだれ状等が採用でき、これらを平板状、曲板
状、筒状にしてもよい。
本発明の屡の厚みは、採用する粒子の粒径にもよるが、
20μm〜2mmであれば充分で、更に好ましくは25
μm−1mmである。これは本発明では、前述した粒子
の一部が電極芯体上の金属からなる層に埋没した状態で
、付着せしめるからである。かかる状態を理解し易いよ
うに、本発明の電極表面の断面図を第1図に示す。図示
されているように電極芯体1上に金属からなる層2が設
けられ、核層に電極活性金属粒子3の一部が、その層の
表面から露出するように含まれている。なお、層2中の
粒子の割合は5〜8ozであることが好ましく、更に好
ましくは10〜60%である。かかる状態の他、f極芯
体と本発明の粒子を含む層との間に、Ni、Co、Ag
、Cuから選ばれた金属からなる中間層を設けることに
よって、更に本発明の電極の耐久性を向上させることが
できる。かかる中間層は、上記層の金属と同種または異
種であっても差し支えないが、かかる中間層を前述した
層との付着性の点からこれらの中間層及び層の金属は同
種のものであることが好ましい。中間層の厚みは、機械
的強度等の点から5〜100μmであれば充分であり、
更に好ましくは20〜80μm1 特に好ましくは30
〜50μmである。
20μm〜2mmであれば充分で、更に好ましくは25
μm−1mmである。これは本発明では、前述した粒子
の一部が電極芯体上の金属からなる層に埋没した状態で
、付着せしめるからである。かかる状態を理解し易いよ
うに、本発明の電極表面の断面図を第1図に示す。図示
されているように電極芯体1上に金属からなる層2が設
けられ、核層に電極活性金属粒子3の一部が、その層の
表面から露出するように含まれている。なお、層2中の
粒子の割合は5〜8ozであることが好ましく、更に好
ましくは10〜60%である。かかる状態の他、f極芯
体と本発明の粒子を含む層との間に、Ni、Co、Ag
、Cuから選ばれた金属からなる中間層を設けることに
よって、更に本発明の電極の耐久性を向上させることが
できる。かかる中間層は、上記層の金属と同種または異
種であっても差し支えないが、かかる中間層を前述した
層との付着性の点からこれらの中間層及び層の金属は同
種のものであることが好ましい。中間層の厚みは、機械
的強度等の点から5〜100μmであれば充分であり、
更に好ましくは20〜80μm1 特に好ましくは30
〜50μmである。
このような中間層を設けた電極を理解しやすいように、
電極の断面図を第2図に示した。
電極の断面図を第2図に示した。
1は電極芯体、4は中間層、2は粒子を含む層、3は電
極活性粒子である。
極活性粒子である。
電極表面層の具体的なイ」着手段としては、種々の手法
が採用され、例えば複合がメッキ法、溶融塗布法、焼付
は法、加圧成型焼結法などが採用される。このうち、特
に複合がメッキ方が、良好に電極活性金属粒子を付着し
つるので好ましい。
が採用され、例えば複合がメッキ法、溶融塗布法、焼付
は法、加圧成型焼結法などが採用される。このうち、特
に複合がメッキ方が、良好に電極活性金属粒子を付着し
つるので好ましい。
複合がメッキ法とは、金属層を形成する金属イオンを含
む水溶液に、−例としてニッケルを該合金成分の一部と
する粒子を分散せしめた浴で、電極芯体を陰極としてが
メッキを行い、K極芯体上に、上記金属と粒子を共電着
せしめるものである。なお、更に詳しく述べれば、浴中
で粒子は電場の影響によってバイポーラ−となり、陰極
表面近傍に近接したときがメッキの局部的電流密度を増
大させ、陰極に接触したとき通常の金属イオンの還元に
よる金属がメッキにより芯体に共電着するものと考えら
れる。
む水溶液に、−例としてニッケルを該合金成分の一部と
する粒子を分散せしめた浴で、電極芯体を陰極としてが
メッキを行い、K極芯体上に、上記金属と粒子を共電着
せしめるものである。なお、更に詳しく述べれば、浴中
で粒子は電場の影響によってバイポーラ−となり、陰極
表面近傍に近接したときがメッキの局部的電流密度を増
大させ、陰極に接触したとき通常の金属イオンの還元に
よる金属がメッキにより芯体に共電着するものと考えら
れる。
例えば、金属層としてニッケル層を採用する場合、全塩
化ニッケル浴、高塩化ニッケル浴、塩化ニッケルー酢酸
ニッケル浴、ワット浴、スルファミン酸二・ソケルン谷
、などfffl々の二・ンケルメ・ンキン谷が採用し得
る。
化ニッケル浴、高塩化ニッケル浴、塩化ニッケルー酢酸
ニッケル浴、ワット浴、スルファミン酸二・ソケルン谷
、などfffl々の二・ンケルメ・ンキン谷が採用し得
る。
このような粒子の浴中での割合は、1g71〜200g
/lにしておくことが電極表面に粒子の付着状態を良好
にする意味から好ましい。また分散がメッキ作業時の温
度条件は20〜80℃、電流密度はIA/dm2〜2O
A/dm2であることが好ましい。
/lにしておくことが電極表面に粒子の付着状態を良好
にする意味から好ましい。また分散がメッキ作業時の温
度条件は20〜80℃、電流密度はIA/dm2〜2O
A/dm2であることが好ましい。
なお、がメッキ浴には、歪減少用の添加剤、共電着を助
長する添加剤等を適宜加えてもよいことはもちろんであ
る。
長する添加剤等を適宜加えてもよいことはもちろんであ
る。
また粒子の密着強度を更に向上させるために、複合がメ
ッキ終了後に、粒子を完全には被覆しない程度に普通の
がメッキまたは無電解がメッキを行ったり、不活性また
は還元性雰囲気中で加熱焼成等を適宜行ってもよい。
ッキ終了後に、粒子を完全には被覆しない程度に普通の
がメッキまたは無電解がメッキを行ったり、不活性また
は還元性雰囲気中で加熱焼成等を適宜行ってもよい。
この他前述したように、電極芯体と粒子を含む金属層と
の間に中間層を設ける場合は、電極芯体をまずニッケル
メッキ、コバルトがメッキまたは銅がメッキし、その後
前述した分散がメッキ法、溶a噴霧方の手段でその上に
粒子を含む金属層を形成する。
の間に中間層を設ける場合は、電極芯体をまずニッケル
メッキ、コバルトがメッキまたは銅がメッキし、その後
前述した分散がメッキ法、溶a噴霧方の手段でその上に
粒子を含む金属層を形成する。
かかる場合のがメッキ浴としては上述した種々のがメッ
キ浴が採用でき、銅がメッキについても公知のがメッキ
浴が採用できる。
キ浴が採用でき、銅がメッキについても公知のがメッキ
浴が採用できる。
このようにして、電極芯体上に金属層を介して水素吸蔵
金属を含む電極活性金属粒子が付着した電極が得られる
。
金属を含む電極活性金属粒子が付着した電極が得られる
。
次に、本発明の陰極を製造する別の方法につい、Cuか
ら選ばれた金属からなる中間層を設けることによって、
更に本発明の電極の耐久性を向上させることができる。
ら選ばれた金属からなる中間層を設けることによって、
更に本発明の電極の耐久性を向上させることができる。
かかる中間層は、上記屡の金属と同種または異種であフ
ても差し支えないが、かかる中間層を前述した層との付
着性の点からこれらの中間層及び屡の金属は同種のもの
であることが好ましい。中間層の厚みは、機械的強度等
の点から5〜100μmであれば充分であり、更に好ま
しくは20〜80μm1 特に好ましくは30〜50μ
mである。
ても差し支えないが、かかる中間層を前述した層との付
着性の点からこれらの中間層及び屡の金属は同種のもの
であることが好ましい。中間層の厚みは、機械的強度等
の点から5〜100μmであれば充分であり、更に好ま
しくは20〜80μm1 特に好ましくは30〜50μ
mである。
このような中間層を設けた電極を理解しやすいように、
電極の断′FfJ図を第2図に示した。
電極の断′FfJ図を第2図に示した。
1は電極芯体、4は中間層、2は粒子を含む層、3は電
極活性粒子である。
極活性粒子である。
電極表面層の具体的な付着手段としては、種々の手法が
採用され、例えば複合がメッキ法、溶融塗布法、焼付は
法、加圧成型焼結法などが採用される。このうち、特に
複合がメッキ方が、良好に電極活性金属粒子を付着しう
るので好ましい。
採用され、例えば複合がメッキ法、溶融塗布法、焼付は
法、加圧成型焼結法などが採用される。このうち、特に
複合がメッキ方が、良好に電極活性金属粒子を付着しう
るので好ましい。
複合がメッキ法とは、金属層を形成する金属イオンを含
む水溶液に、−例としてニッケルを該合金は電極芯体上
に圧着し、加〃)シて電極芯体上に固着される。
む水溶液に、−例としてニッケルを該合金は電極芯体上
に圧着し、加〃)シて電極芯体上に固着される。
本発明の電極はイオン交換膜性塩化アルカリ水溶液電解
用の電極、特に陰極として採用できることはもちろんで
あるが、この他、多孔性隔膜(例えばアスベスト隔膜)
を用いた塩化アルカリ水溶液電解用の電極としても採用
しうる。
用の電極、特に陰極として採用できることはもちろんで
あるが、この他、多孔性隔膜(例えばアスベスト隔膜)
を用いた塩化アルカリ水溶液電解用の電極としても採用
しうる。
本発明において、水素吸蔵金@LaxNts (ただし
1.0<x≦1.3)を使用することによって著しく電
極の耐久性が向上するのは、従来から知られている水素
吸蔵金属LaNi5に比較してLaの含有率が高いので
、その平衡圧が低いことにより電気化学的に水素を吸蔵
しやすく、また電槽の短絡などによる停止時に水素吸蔵
金属中に吸蔵されていた水素がより有効に作用しうるた
めと推定される。
1.0<x≦1.3)を使用することによって著しく電
極の耐久性が向上するのは、従来から知られている水素
吸蔵金属LaNi5に比較してLaの含有率が高いので
、その平衡圧が低いことにより電気化学的に水素を吸蔵
しやすく、また電槽の短絡などによる停止時に水素吸蔵
金属中に吸蔵されていた水素がより有効に作用しうるた
めと推定される。
塩化アルカリ電解用陰極として用いる場合、電解槽材料
から陰極液中に溶出する鉄分が陰極上に電析し、電極活
性を低下せしめることがあり、これを防止するために、
本発明の陰極上に、特開昭57−143482号公報で
開示されるような非電子電導性物質を付着せしめること
は、有効な方法である。
から陰極液中に溶出する鉄分が陰極上に電析し、電極活
性を低下せしめることがあり、これを防止するために、
本発明の陰極上に、特開昭57−143482号公報で
開示されるような非電子電導性物質を付着せしめること
は、有効な方法である。
本発明において、水素吸蔵金属LaxNis (ただし
1.0<x≦1.3)を使用することが著しく有効に作
用するのは、従来から知られている水素吸蔵金属LaN
15に比較して、その解離平衡圧が低いことに基づいて
いると考えられる。
1.0<x≦1.3)を使用することが著しく有効に作
用するのは、従来から知られている水素吸蔵金属LaN
15に比較して、その解離平衡圧が低いことに基づいて
いると考えられる。
実施例1〜5及び比較例1. 2
表1に示したランタンニッケル系水素吸蔵合金を25μ
m以下に粉砕し、この粉末を塩化ニッケル浴(NiCl
2・6ft20300g/I、hBOa 38g/I)
中に0.75g/の割合で投入し、ざらに市販のラネー
ニッケル合金粉末(日興す力抜、Ni 50wtχ、
At 50wtZ、 500メツシユパス)を前記
がメッキ液に4.53/lの割合で投入し、これをよく
攪拌しながらニッケル製エキスバンドメタルを陰極とし
、ニッケル板を陽極として複合がメッキを行った。温度
は40℃、pl+は2.5、電流密度は3A/dm2と
した。この結果いずれも、ランタンニッケル系水素吸蔵
合金の共析量が0.7g/dm2、ラネーニッケル合金
の共析量が2.8g/dm”、すなわち、共析した電極
活性金属粒子中の水素吸蔵金属の割合が20wt$、ラ
ネーニッケル合金が80wtZのランタンニッケル系水
素吸蔵合金とラネーニッケル合金の共存する複合がメッ
キ層が得られた。
m以下に粉砕し、この粉末を塩化ニッケル浴(NiCl
2・6ft20300g/I、hBOa 38g/I)
中に0.75g/の割合で投入し、ざらに市販のラネー
ニッケル合金粉末(日興す力抜、Ni 50wtχ、
At 50wtZ、 500メツシユパス)を前記
がメッキ液に4.53/lの割合で投入し、これをよく
攪拌しながらニッケル製エキスバンドメタルを陰極とし
、ニッケル板を陽極として複合がメッキを行った。温度
は40℃、pl+は2.5、電流密度は3A/dm2と
した。この結果いずれも、ランタンニッケル系水素吸蔵
合金の共析量が0.7g/dm2、ラネーニッケル合金
の共析量が2.8g/dm”、すなわち、共析した電極
活性金属粒子中の水素吸蔵金属の割合が20wt$、ラ
ネーニッケル合金が80wtZのランタンニッケル系水
素吸蔵合金とラネーニッケル合金の共存する複合がメッ
キ層が得られた。
このがメッキ層の厚みは約150μI11、多孔率は約
7ozであった。このV:科を90’Cの252NaO
8溶液に2詩間浸漬してラネーニッケル合金の41を展
開した後、これらの電極を、陽極をRL102−TiO
2とし、含フツ素系陽イオン交換M <CFz:CF2
とCF2=CFO(CF2)3cOOcIL3との共重
合体の加水分解物、イオン交換容ff11.45meq
ig樹脂)をイオン交換膜とする食塩電解用陰極として
用い、以下の2種類の試験を行フた。
7ozであった。このV:科を90’Cの252NaO
8溶液に2詩間浸漬してラネーニッケル合金の41を展
開した後、これらの電極を、陽極をRL102−TiO
2とし、含フツ素系陽イオン交換M <CFz:CF2
とCF2=CFO(CF2)3cOOcIL3との共重
合体の加水分解物、イオン交換容ff11.45meq
ig樹脂)をイオン交換膜とする食塩電解用陰極として
用い、以下の2種類の試験を行フた。
C’J、験■コ短終に対する抵抗性試験陽極液は3NN
aCI溶液、陰極液を35$Na01lとし90℃で電
流密度30A/dm2として電解開始後200日目回定
の短絡試験を実施した。
aCI溶液、陰極液を35$Na01lとし90℃で電
流密度30A/dm2として電解開始後200日目回定
の短絡試験を実施した。
ま′1′電解中の陽極と陰極を銅線により短絡して電解
を停止し、そのまま約5時間放置した。この間陰極から
陽極へ流れる電流を観測した。なお陰極液の温度は90
’Cに保持した。その後この銅線を取り外して1日間電
解を行った。この操作を5回線、り返した。
を停止し、そのまま約5時間放置した。この間陰極から
陽極へ流れる電流を観測した。なお陰極液の温度は90
’Cに保持した。その後この銅線を取り外して1日間電
解を行った。この操作を5回線、り返した。
試験終了後さらに30日間電解を続けたのち電極をとり
だして35XNaO)1.90℃、電流密度30A/d
n+2で各電極の水素過電圧を測定した。
だして35XNaO)1.90℃、電流密度30A/d
n+2で各電極の水素過電圧を測定した。
C試験■コ微小逆電流に対する抵抗性試験試験■と同様
に電解を行い、電解開始後50日回定次の操作を行った
。
に電解を行い、電解開始後50日回定次の操作を行った
。
まず電解中の陽極と陰極を、両端に生ずるオーム損が1
.2vの銅線により短絡して電解を停止し、そのまま4
8時間放置した。さらに、短絡している銅線を両端に生
ずるオーム損が0.8■の銅線に換えて短絡を続け12
0時間放置した。この間陰極から陽極へ流れる電流を観
測した。なお電解槽は、短絡操作開始と同時に自然放冷
させた。その後電解槽を90℃に昇温し、この銅線を取
り外して1週間電解を行った。この操作を4回繰り返し
た。
.2vの銅線により短絡して電解を停止し、そのまま4
8時間放置した。さらに、短絡している銅線を両端に生
ずるオーム損が0.8■の銅線に換えて短絡を続け12
0時間放置した。この間陰極から陽極へ流れる電流を観
測した。なお電解槽は、短絡操作開始と同時に自然放冷
させた。その後電解槽を90℃に昇温し、この銅線を取
り外して1週間電解を行った。この操作を4回繰り返し
た。
試験終了後さらに30日間電解を続けたのち電極をとり
だして35$Na011.90℃、電流密度30A/d
m2で各電極の水素過電圧を測定した。
だして35$Na011.90℃、電流密度30A/d
m2で各電極の水素過電圧を測定した。
試験前の水素過電圧と共に結果を表1に示した。
実施例6
実施例2の塩化ニッケル浴への金属粉末の投入量をLa
t、’!l5Ni5は5gハ、ラネーニッケル合金粉末
も5g/lの割合に変えた以外は実施例2と同様にして
複合がメッキを行フた。この結果La+、esNisの
共析量が6g/dm2、ラネーニッケル合金の共析量が
2g/dm2、すなわちしa+、esNiの割合が75
z1 ラネーニッケル合金の割合が252のLat、
esNtsとラネーニッケル合金が共存する複合がメッ
キ層が得られた。このがメッキ層の厚みは約290μm
、多孔率は約651であフた。
t、’!l5Ni5は5gハ、ラネーニッケル合金粉末
も5g/lの割合に変えた以外は実施例2と同様にして
複合がメッキを行フた。この結果La+、esNisの
共析量が6g/dm2、ラネーニッケル合金の共析量が
2g/dm2、すなわちしa+、esNiの割合が75
z1 ラネーニッケル合金の割合が252のLat、
esNtsとラネーニッケル合金が共存する複合がメッ
キ層が得られた。このがメッキ層の厚みは約290μm
、多孔率は約651であフた。
この電極を用いて実施例2と同じ試験を行った。
試験終了後水素過電圧を測定した結果、85n+Vでま
ったく変化していなかった。
ったく変化していなかった。
実施例7
1al、lNi5粉末(30μm以下)と市販の安定化
ラネーニッケル粉末(用研ファインケミカル製、商品名
″ドライラネーニッケル″)とを高塩化ニッケル浴(N
i Sod・6H20200g/I、N1chφ(5
1120175g/l、lf3表1 80340g/I)中にそれぞれ10g/l投入し、こ
れをよく攪拌しながらNi製パンチングメタルを陰極と
し、Ni板を陽極として複合がメッキを行った。温度は
50℃、pHは3.0、電流密度は4A/dm2とした
。この結果、しal、lNi5安定化ラネーニッケルを
含む複合がメッキ層が得られ、この中のLa、、lNi
5の共析量は5 g /d+n2、安定化ラネーニッケ
ルの共析量は2g/dm2、すなわち、共析した電極活
性金属粒子中のLaI、+Nisの割合が717、ラネ
ーニッケル合金の割合が297のLaI。
ラネーニッケル粉末(用研ファインケミカル製、商品名
″ドライラネーニッケル″)とを高塩化ニッケル浴(N
i Sod・6H20200g/I、N1chφ(5
1120175g/l、lf3表1 80340g/I)中にそれぞれ10g/l投入し、こ
れをよく攪拌しながらNi製パンチングメタルを陰極と
し、Ni板を陽極として複合がメッキを行った。温度は
50℃、pHは3.0、電流密度は4A/dm2とした
。この結果、しal、lNi5安定化ラネーニッケルを
含む複合がメッキ層が得られ、この中のLa、、lNi
5の共析量は5 g /d+n2、安定化ラネーニッケ
ルの共析量は2g/dm2、すなわち、共析した電極活
性金属粒子中のLaI、+Nisの割合が717、ラネ
ーニッケル合金の割合が297のLaI。
、Ni5とラネーニッケル合金の共存する複合メ・ンキ
層が得られた。また、このがメッキ層の厚みは220μ
m、多孔率は約601であった。これを用いて実施例1
と同じ試験を行った。試験終了後水素過電圧を測定した
結果80mVであり試験前とほとんど変わらなかった。
層が得られた。また、このがメッキ層の厚みは220μ
m、多孔率は約601であった。これを用いて実施例1
と同じ試験を行った。試験終了後水素過電圧を測定した
結果80mVであり試験前とほとんど変わらなかった。
実施例8
実施例1のラネーニッケル合金粉末を展開済みラネーニ
ッケルに変えた以外は同じ条件で複合がメッキを行った
。その結果、LaI、eaNisと展開ラネーニッケル
を含む複合がメッキ層が得られ、LaI、eaNisの
共析量は5B/dm2、展開ラネーニッケルの共析量は
3g/dm2であった。すなわち、共析した電極活性金
属粒子中のLa1.53Nisの割合が63z、ラネー
ニッケル合金の割合が37zのLaI、e3Nisとラ
ネーニッケル合金の共存する複合がメッキ層が得られた
。このがメッキ層の厚みは350μm、多孔率は約65
χであった。これを実施例1と同様に短絡試験を行った
。
ッケルに変えた以外は同じ条件で複合がメッキを行った
。その結果、LaI、eaNisと展開ラネーニッケル
を含む複合がメッキ層が得られ、LaI、eaNisの
共析量は5B/dm2、展開ラネーニッケルの共析量は
3g/dm2であった。すなわち、共析した電極活性金
属粒子中のLa1.53Nisの割合が63z、ラネー
ニッケル合金の割合が37zのLaI、e3Nisとラ
ネーニッケル合金の共存する複合がメッキ層が得られた
。このがメッキ層の厚みは350μm、多孔率は約65
χであった。これを実施例1と同様に短絡試験を行った
。
試験終了後の水素過電圧は85mVであり試験前と変わ
らなかった。
らなかった。
第1図は、本発明の電極の一例の表面部分断面図、第2
図は、本発明の電極の他の例の表面部分断面図をそれぞ
れ示す。 1:ffi極芯体 2:金属から成る層 3:電極活性金属粒子 4:中間層
図は、本発明の電極の他の例の表面部分断面図をそれぞ
れ示す。 1:ffi極芯体 2:金属から成る層 3:電極活性金属粒子 4:中間層
Claims (10)
- (1)電極活性金属粒子が電極芯体上に設けられてなる
電極において、該電極活性金属粒子の一部が電気化学的
に水素を吸蔵及び放出できる水素吸蔵金属であり、その
水素吸蔵金属が次式La_xNi_5(ただし、1.0
<x≦1.3である。)で表される高耐久性低水素過電
圧陰極。 - (2)電極活性金属粒子の一部が、ラネーニッケル及び
/またはラネーコバルトからなる粒子である特許請求の
範囲第(1)項の高耐久性低水素過電圧陰極。 - (3)電極活性金属粒子中の水素吸蔵金属の割合が5〜
90%である特許請求の範囲第(1)項の高耐久性低水
素過電圧陰極。 - (4)電極活性金属粒子がメッキ金属により電極芯体上
に付着されてなる特許請求の範囲第(1)項の高耐久性
低水素過電圧陰極。 - (5)メッキ金属が電極活性金属粒子を構成する成分の
一部と同じ金属である特許請求の範囲第(4)項の高耐
久性低水素過電圧陰極。 - (6)組成式が、 La_xNi_5(ただし、1.0<x≦1.3である
。)である電気化学的に水素を吸蔵及び放出できる水素
吸蔵金属粒子の少なくとも一部として分散させたメッキ
浴中に電極芯体を浸漬して複合メッキ法により、該電極
芯体上に該電極活性金属粒子をメッキ金属と共に共電着
せしめることを特徴とする高耐久性低水素過電圧陰極の
製造方法。 - (7)メッキ金属が電極芯体上に層状に形成せられ、電
極活性金属粒子の一部が該層の表面に露出してなる特許
請求の範囲第(6)項記載の高耐久性低水素過電圧陰極
の製造方法。 - (8)電気化学的に水素を吸蔵及び放出できる水素吸蔵
金属を、電極活性金属粒子の少なくとも一部として含有
する層を焼付け法あるいは溶融塗布法により、該電極活
性金属粒子の一部が該層の表面に露出するように電極芯
体上に設けることを特徴とする高耐久性低水素過電圧陰
極の製造方法。 - (9)電気化学的に水素を吸蔵及び放出できる水素吸蔵
金属または、該金属と他の低水素過電圧金属からなる電
極活性金属粒子をその一部が少なくとも一方の面の表面
より露出するように含有せしめられたシートを作成し、
該シートの該粒子露出面と反対側の面を電極芯体に固定
する高耐久性低水素過電圧陰極の製造方法。 - (10)該シートが糊剤として有機ポリマー粒子を含む
特許請求の範囲第(9)項の高耐久性低水素過電圧陰極
の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1076770A JPH02258992A (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 高耐久性低水素過電圧陰極及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1076770A JPH02258992A (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 高耐久性低水素過電圧陰極及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02258992A true JPH02258992A (ja) | 1990-10-19 |
Family
ID=13614826
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1076770A Pending JPH02258992A (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 高耐久性低水素過電圧陰極及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02258992A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102899684A (zh) * | 2012-09-11 | 2013-01-30 | 上海大学 | 煤炭电解加氢液化阴极多孔负载型催化电极的制备方法 |
-
1989
- 1989-03-30 JP JP1076770A patent/JPH02258992A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102899684A (zh) * | 2012-09-11 | 2013-01-30 | 上海大学 | 煤炭电解加氢液化阴极多孔负载型催化电极的制备方法 |
CN102899684B (zh) * | 2012-09-11 | 2015-03-25 | 上海大学 | 煤炭电解加氢液化阴极多孔负载型催化电极的制备方法 |
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