JPH09279379A - 双極極板及びCe+4からCe+3への変換方法 - Google Patents

双極極板及びCe+4からCe+3への変換方法

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JPH09279379A
JPH09279379A JP8341547A JP34154796A JPH09279379A JP H09279379 A JPH09279379 A JP H09279379A JP 8341547 A JP8341547 A JP 8341547A JP 34154796 A JP34154796 A JP 34154796A JP H09279379 A JPH09279379 A JP H09279379A
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substrate
bipolar electrode
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Stephen Harrison
ハリソン スティーヴン
Robert L Clarke
エル クラーク ロバート
Robert Scannell
スカンネル ロベルト
Bernd Busse
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    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
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    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals

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  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 反応の平衡を一方向で行うとともに反応生成
物が互いに干渉するのを防止することができる化学電池
の双極電極を提供する。 【解決手段】 双極電池スタックの化学電池で用いられ
る双極電極は、電極表面のうちの一方を活性領域及び比
較的不活性な領域でパターン化し、全電極表面に対する
活性領域の表面領域比を、1:2〜1:50の間にす
る。導電基板全体に亘って電極触媒材料の格子状パター
ンを用いるのが好ましい。電極を、特定の反応生成物に
好適な所定のレドックス反応に使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、陰極又は陽極表面
に形成される化学反応生成物に好適な手段としてパター
ン化された表面を有する双極スタック電極に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】電気化学反応(以下、「化学反応」とも
称する。)は、電解液を介して陽極から陰極に直流電流
が流れる反応装置で行われる。酸化反応は、反応する化
学種が電子を受け取る陰極で生じる。
【0003】ある化学反応では、陽極又は陰極生成物を
生じ、及び/又は、電極触媒プロセス中不所望な逆反応
又は副反応を回避するために分離する必要がある反応物
を利用する。
【0004】他の場合には、化学反応の生成物は互いに
平衡である。例えば、スルホン酸第一セリウム/第二セ
リウムの混合物の電極触媒は、1に近い平衡定数で二つ
の競合反応を含む。 [陰極生成物]Ce+3⇔Ce+4[陽極生成物]
【0005】分割セルにおいては、開始材料が陽極チャ
ンバに配置されているか又は陰極チャンバに配置されて
いるかに応じて、いずれかの生成物を選択的に生成する
ことができる。すなわち、陽極においては、Ce+3⇔Ce+4
となり、陰極においては、Ce +4⇔Ce+3となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】分割化学電池は、非分
割化学電池に比べて幾つかの不都合を有する。分割電池
は、二つの電極触媒の流動、すなわち陰極電極触媒の流
動及び陽極電極触媒の流動を用いる必要があるので、よ
り複雑になる。それに対して、非分割電池は、一つの電
極触媒の流動のみ要求される。それに加えて、分割電池
では、二つの区画を分離するために膜又はダイヤフラム
を用いる必要がある。これら膜及びダイヤフラムは、高
価であり、かつ、使用するのに困難であり、これによ
り、作動コスト及びその結果生じる稼働休止時間が増大
する。膜及びダイヤフラムを使用すると、化学電池の電
気抵抗も増大する。これによって更に、電池動作のコス
ト及び全体に亘る電池の電気化学的な効率が増大する。
【0007】これら課題を考慮すると、反応の平衡を一
方向で行うとともに反応生成物が互いに干渉するのを防
止することができる化学電池を開発するのが非常に好ま
しい。
【0008】分割化学電池が利点を選択的に模倣するた
めに非分割電池の陽極又は陰極反応生成物の形成に好適
な種々の電池設計及び方法が展開されている。陽極又は
陰極反応生成物に好適な方法及び電池タイプは、著しく
相違する表面領域を有する陽極及び陰極の使用を含む。
例えば、Oehr等による米国特許出願明細書第4,313,804
号は、陽極の反応に好適となるように大径のチューブア
ノードと組み合わせた細いワイヤカソードを用いてい
る。
【0009】この電極の組合せを用いることにより、Oe
hr等は、不所望な陰極反応を犠牲にして陽極反応を好適
にする状態を作りだした。このプロセスは、陰極を陽極
に比べて非常に小さく形成することによって陰極を減少
させることによりCe+4のアクセスを減少させることによ
って行われる。電気化学的なプロセスは、電極表面に対
する試薬の質量変換を増大させることによって促進され
る。したがって、所定の電流に対して電極の領域を広く
すると、反応の質量変換が向上し、かつ、化学反応が用
意になる。それに対して、電極の表面領域を減少させる
と質量変換が妨げられ、したがって化学反応が遅くな
る。Oehr等によるワイヤ及びチューブ電極システムは、
電極触媒を介して大きなIR降下が生じる大きな電極間
ギャップが発生し、これにより全体に亘るエネルギー消
費が増大する。さらに、「ワイヤ」電極により、バイポ
ーラ動作に適切でない電池設計となる。チューブセル構
成は、並列プレート又はフィルタプレスタイプの電極触
媒に比べて、工業的なサイズの電極触媒まで設計するの
が困難である。
【0010】多量のクロロアルカリ生成物の生成に用い
られる重工業の電極触媒は、より良好な電流分布、狭い
セルギャップ及び容易に処理される高質量変換を提供す
るので、並列プレートの反応装置を使用する。この発明
は、非分割電池動作に対する連続的な処理をこの好適な
電池設計に適用することに関するものである。
【0011】Ibl.J は、Applied Electrochem(1968) 11
5:713 において、非分割電池の陽極又は陰極反応を促進
するとともに対向する電極での逆反応を抑制する方法を
教授している。Ibl の方法は、不活性にすべき電極面を
横切るように多孔質の障壁を配置することを意味する。
多孔質の障壁は、溶媒のバルクからの試薬イオンの補給
を抑制するように作用し、これによってそれらの酸化又
は還元を制限する。この処理を、並列プレートの反応装
置に適用することができる。しかしながら、大きなバブ
ルが形成されることが原因で、不均一な電流分布及び反
応抑制が生じるおそれがある。これらバブルは、レドッ
クスイオンが低濃度まで減少する際に促進されるガス反
応によって形成される。ある場合には、電極のpHの歪
みにより、パフォーマンスに影響を及ぼす電極障壁内に
堆積物が形成される。
【0012】陽極反応生成物又は陰極反応生成物を形成
するのに好適な第3の方法は、例えば米国特許出願明細
書第4,936,970 号及び第4,971,666 号で教授されるよう
に、有効な酸化剤のある電極材料を使用するとともに、
第1電極で生じた生産物を再変換する能力に乏しい材料
で対向電極を形成することを意味する。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、双極スタック
化学電池で用いられる双極電極に関するものである。不
均一な陽極/陰極表面領域の非分割電池の従来の不都合
を回避するために、双極電極の面のうちの一方に特定の
方法でパターンを形成し、利用できる表面領域を減少さ
せる。一例では、優れた電流分布を提供するが領域を著
しく減少させない慎重に処理されたパターンで活性領域
を分布させるようにして電極触媒活性材料を設ける。他
の例では、双極電極の一面を、電気化学的な活性電極を
あるパターンで露出するようにしてマスクする。全ての
例において、一方の電極表面の全領域に対する電極表面
の化学的な活性領域すなわち露出した電極領域の表面領
域比を、1:2〜1:50の間にするのが好ましい。
【0014】広い態様では、本発明は、導電基板を具
え、この基板は、互いに対向する電極表面を有し、その
電極表面のうちの一方が電極触媒材料の線形隆起のパタ
ーンを含み、パターン化された電極表面の全領域に対す
る前記電極触媒材料によって被覆された領域の比を、
1:2〜1:50の範囲内としたことを特徴とする双極
電極に関するものである。
【0015】他の広い態様によれば、Ce+4を双極電極に
接触させてCe+4をCe+3に変換するに当たり、導電基板を
具え、この基板は、互いに対向する電極表面を有し、そ
の電極表面のうちの一方が電極触媒材料の線形隆起のパ
ターンを含み、パターン化された電極表面の全領域に対
する前記電極触媒材料によって被覆された領域の比を、
1:2〜1:50の範囲内とすることを特徴とするCe+4
からCe+3への変換方法に関するものである。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明は、陽極パターン表面又は
陰極パターン表面を有する双極電極に関するものであ
り、このような電極は、双極電池スタックタイプの化学
電池に用いられる。第1の実施の形態では、本発明のパ
ターン電極は、格子状パターンで設計した電極触媒的な
活性領域を具える。この形態では、用いる格子状パター
ンは、配置された双極の陽極表面の効率を妨害すること
なく、1:2と1:50との間の電極表面の全領域に対
する電極表面の電気触媒的な活性領域の表面領域比を生
じる。これは重要な結果である。配置された双極陽極に
高い及び低い活性領域を形成する双極材料を介するパタ
ーンの影響の変換により、システムの効率が減少する。
【0017】双極電池スタックタイプの化学電池の幾何
学的配置に基づく従来技術においては、陽極表面及び陰
極表面は必然的に同一の全表面領域を有する。したがっ
て、双極電池スタックに不均衡な表面領域を有する陽極
及び陰極を用いることができない。さらに、いずれかの
陽極の表面領域が減少するのは、大きな拡散障壁が形成
されるので好ましくない。本発明に用いられる格子状の
パターンは、これら大きな拡散障壁を形成しない。
【0018】電極上にパターンを用いることにより、本
発明は、反応が抑制されたすなわち不活性の電極材料で
構成された電極を用いることに関連する化学的な不効率
を回避することもできる。格子タイプのパターンが好適
であるのと同時に、当業者は、パターン化された表面全
体に亘って活性領域を比較的均一に分布した任意の線形
隆起パターンによって同一の利点を提供することを理解
する。例えば、同心円又は「チェック」パターンを用い
ることができる。いずれの場合においても、本願人は、
この場合、比較的一様、例えば、電極の表面全体に亘っ
て等間隔な活性領域を任意の方法で形成することを意味
するものとして用語「パターン」を使用するものとす
る。
【0019】本発明は、好適には、所定の物理的な品質
を持つ材料を用いる。本発明の双極電極を、陽極及び陰
極の分極を許容することができる物質で構成する必要が
ある。電極材料を、電界液が電池スタックのある区画か
ら他の区画に透過するのを防止するために非透過性のも
のにする必要もある。好適には、電極材料を、電解液の
腐食の影響に対して化学的な耐性を有する材料で構成
し、この材料は、陽子が電極材料を透過するのを防止す
る必要がある。
【0020】適切な電極材料は、導電セラミック、貴金
属及び酸化金属を含む。化学分野で十分既知の電極材料
としては、チタン及びニオブを用いることができる。米
国特許出願明細書第4,422,917 号に記載されたマグナリ
ウム状の酸化チタンセラミック(Magneli phase titaniu
m oxide ceramics) を用いることもできる。これらセラ
ミックは、導電性であるとともに多くの腐食電界液に対
して比較的不活性の材質であるので好適である。以下の
実施例に示したように、これらセラミックは、本発明の
電極に、電極表面全体に亘って良好な電流分布を与え
る。
【0021】パターン表面を、所望のパターンを達成す
る任意の方法で電極表面の一つに形成することができ
る。例えば、電極表面を、電極の全表面にポリフルオロ
カーボン(polyfluorocarbon)重合体のような大抵の電界
液に対して耐性を有する化学的な不活性フィルムを最初
に被覆することによってパターン化することができる。
このようなフィルムを、ペルフオルロエーテル(perfluo
roether)塗料の形態で電極表面に設けることができる。
溶媒の蒸発に際し、ポリフルオロカーボン重合体は、全
電極表面を有効に隠す化学的な不活性フィルムを形成す
る。格子パターンの形態の活性領域を、ペルフロオロポ
リマー(perfluoropolymer)塗料を被覆する前にステンシ
ルを用いてマスクを被覆することにより又はフィルムを
被覆した領域を硬いカッター刃で除去することによって
形成する。
【0022】代案として、亜酸化チタン(titanium subo
xides)のような所定の電極材料に対して、比較的不活性
な(すなわち、非導電性の)領域を、例えば微細な炎の
端部を有するフレームトーチ(flame torch) を用いて、
亜酸化物を非導電性の二酸化チタンに変換するようこれ
ら領域を高温にさらすことによって形成することができ
る。600 ℃を超えて加熱された領域は、急速に不活性の
二酸化チタンに変換される。
【0023】電極触媒的な活性材料のパターンを用いる
のが好適な場合、このような材料を、プラチナ又は他の
電極触媒の蒸着の使用(これに限定されない。)を含む
種々の既知の方法及び他の従来の電極触媒堆積技術によ
って設けることができる。ペンタノール溶媒に塩化第二
白金又は混合チタン−イリジウム有機金属化合物のよう
な電極触媒を、キャリア溶媒を次に蒸発させる場合の塗
料として設けることができる。次に、有機金属化合物
を、350 〜450 ℃に加熱して、それを混合酸化金属の形
態に変える。電極触媒を形成する他の方法は、マスク又
はテンプレートを用いる電極触媒の蒸着を含む。実際に
は、これにより、テンプレートに堆積した材料をリサイ
クルする必要が生じる。電極触媒として、例えば、電気
メッキしたフィルム、白金、二酸化鉛、二酸化マグネシ
ウム、ニッケル及び鉛を設けることができる。簡単な方
法では、電気メッキする前に、従来の耐性ワックス及び
塗料を用いて、メッキ工程を完了する際に所望の効果を
与えるメッシュパターンで物質をマスクする。
【0024】重合体被覆を用いる場合、電極表面に被覆
された重合体の一部の再活性を、電極の表面から所望の
パターンでフィルムを取り除くことにより、又は、高圧
の水を噴出することにより若しくは調整されたレーザを
用いてフィルムを除去することによって行う。
【0025】図1aは、電極表面上の化学的な活性ライ
ン1の格子状パターン及び非パターン領域2を示す。一
実施の形態において、領域2をマスクするとともに、活
性ライン1を電極表面に露出する。他の実施の形態にお
いては、領域2を電極表面に露出するとともに、ライン
1を、電極表面で層状にした電極触媒的な活性材料とす
る。好適には、ライン2の幅が1ミリメートルより大き
く、かつ、数ミリメートルより小さくなるようにパター
ンを配置する。このパターンを用いて、双極の裏面の電
極分布を妨害しないように電極の表面を横切るよう化学
的な活性を広げるようにする。電池の電流効率を減少さ
せる陽極上の電流分布の歪みは、電極触媒的な活性領域
間の分離が非常に大きい場合に観察される。図1a及び
1bに示されたパターンは、広い領域に亘って化学的な
活性領域が分布するようにも作用し、したがって、不所
望な電極の表面領域を減少させるだけで、観察される拡
散障壁を回避する。
【0026】好適な電極の全表面領域に対する電極の活
性領域の表面領域比を、1:2〜1:50の間とする
(ここで、全表面とは、一方の電極側の全表面すなわち
全陽極表面又は全陰極表面のみを意味し、双極の両面を
意味するものではない。)。最適な表面領域比を、1:
6〜1:12の間とする。しかしながら、これら範囲内
では、特定の化学反応を行うべき正確な表面領域を、当
業者によって正確に決定することができる。
【0027】本発明の双極電極のパフォーマンスを、以
下の実施例によって説明する。これまで説明した目的及
び利点以外の目的及び利点を、実施例及び添付図面から
明らかにする。実施例は、セリウム酸化剤(ceric oxida
nt) の化学的な再発生に関する本発明の使用、特に、本
発明の好適な用途を示す。
【0028】
【実施例】実施例1 図1a及び1bに図示したようなパターンを有する一連
の陰極に、それぞれ1:1,1:6,1:12及び1:
23の比の陽極に対する、陰極の全領域に対する活性領
域を用意する。これら電極を、標準的なサイズの陽極を
有する電池に適合させるとともに、メタンスルホン酸第
一セリウム(cerous methane sulfonic acid)からメタン
スルホン酸第二セリウム(ceric methane sulfonic aci
d) を再発生させるのに用いる。電流効率に対する第二
セリウムイオンの濃度をプロットした。その結果を図2
に示す。比1:6において最適な結果、すなわち最高濃
度における最大電流効果を与えた。他の実験において、
1:2未満の比が好ましくなく、1:12より大きな比
が好ましくないとともにこれにより電池電圧が高くなる
という更なる不都合があることが決定された。
【0029】この結果は、メタンスルホン酸中での第二
セリウム再発生過程に対して、最適な陽極−陰極比が
1:2〜1:6の領域にあることを表す。これらの数値
は、特別なレドックスすなわち可逆イオン又は化学種を
含む酸化還元反応に非常に依存する。驚くべきことに
は、方法が簡単になるとともに、非分割電気化学反応装
置の電流効率が高くなるという顕著な効果が得られる。
【0030】実施例2 この実験を、代表的な分割セルを用いて既知の方法を示
すように試みる。Hastalloy (登録商標)から形成した
陽極及びプラチナを被覆したEBONEX(登録商標)から形
成した陰極から構成した分割化学電池(英国のRuncorn
に所在するICIC and P 社から獲得することができるICI
のFMOI電池)を、構成した。分割電池の二つの区画
を、NAFION(登録商標)の陽イオン交換膜によって分離
する。メチルスルホン酸中のメタンスルホナト第一セリ
ウム(cerous methane sulfonate)(1.0M)の陽極液溶媒及
び陰極液溶媒を循環させ、その間、12.8A の定電流(200
0A/m 2)が化学電池に供給される。円滑な直流電力を、調
整された電源から定電流で発生させる。電圧により、電
極触媒の温度及び濃度に依存する変動が許容される。実
験中、陽極の周期的なサンプルが、適切なレドックス試
薬を用いて、第二セリウムの増大に対して検査される。
3時間の周期後、電気分解を終了させる。第二セリウム
イオン濃度は0.648 モルに到達した。計算される反応の
ファラデー効率は72%となった。これらの結果は、一般
的な分割電池技術もを用いて達成される結果を表す。
【0031】実施例3 この実験中、同一の分割セルを実施例2に示したように
用いた。しかしながら、この実施例では、用いる電流密
度を2倍の4000A/m2とした。(同一のクーロン数を実施
例2のように用いた後の)1.5 時間の電気分解の後、第
二セリウムのイオン濃度は0.639 モルとなり、この場
合、65%のファラデー効率を算出した。
【0032】実施例4 この実施例では、単一区画の化学電池を、パターン化さ
れた陰極表面を有するセラミック電極(EBONEX(登録商
標)ブランド)とともに用いた。陰極表面を、3M株式
会社から提供されるペルフルオロエチル(perfluorethe
r) 中に溶解したデュポン(DuPont)社の可溶性PTFE
重合体を陰極表面に最初に被覆することによって形成し
た。生成された重合体被覆物を、(図1aに図示したよ
うな)格子パターンで陰極表面から取り除くことによっ
て除去して、1:23の全陰極表面領域に対する活性領
域を発生させる。電池に二つの独立したフロー回路を設
けて、バイパス回路が効率の計算を行わないようにす
る。この電池に対して、スルホン酸メタン(methanesulf
onic acid)にメタンスルホン酸第一セリウム(1.0M)を加
える。反応溶媒を化学電池に循環させる。2000A/m2での
2時間の操作後、第二セリウムのイオン濃度は0.566 モ
ルとなった。ファラデー効率を算出すると65%となっ
た。
【0033】実施例5 この実施例では、実施例4と同一のセルを用いた。しか
しながら、双極電極のパターン化された陰極面を、全陰
極表面領域に対して露出した領域の比が1:12となる
ように変形した。電気分解を、他の同一状況下で実行し
た。3時間後、第二セリウム濃度は、66%のファラデー
効率で0.639 モルとなった。
【0034】実施例6 この実施例では、実施例4及び5と同一のセルを用い
た。しかしながら、この場合には、パターン化された陰
極面を、電気化学的な不活性領域に対する活性領域の比
が1:6となるように変形した。電気分解を、他の同一
状況下で実行した。3時間後、第二セリウム濃度は、73
%のファラデー効率で0.594 モルとなった。
【0035】実施例7 この実施例では、実施例4〜6と同一のセルを用いた。
しかしながら、この場合、パターン化された陰極面を、
全陰極表面領域に対する活性領域の比が1:1となるよ
うに変形した。電気分解を、他の同一条件下で実行し
た。3時間後、第二セリウム濃度は、57%のファラデー
効率で0.487 モルとなった。
【0036】実施例8 この実施例では、実施例6と同一の双極電極を用いた。
しかしながら、この実施例では、用いた電流密度を2倍
の4000A/m2とした。3時間後、第二セリウム濃度は0.59
4 モルに到達し、ファラデー効率は73%に到達した。こ
の実施例の結果と実施例5の結果とを組み合わせると、
用いられる電流密度が、観察されるファラデー効率に悪
影響を及ぼさないことを示す。
【0037】これら実施例の結果を表1に示す。電流効
率は、与えられた実施例で用いられた実際のクーロン数
に対する、第一セリウムイオン数をファラデーの法則に
基づいて第二セリウムイオンに変換するのに理論的に必
要なクーロン数の比に基づいて、計算される。結果を、
モル濃度で、すなわちファラデー効率に基づいて表すこ
とができる。ファラデー効率により電気分解中の量を変
えることができ、ファラデー効率は、より信頼性のある
値である。
【0038】第一セリウムイオンの第二セリウムへの化
学的な酸化に対する減少した陰極領域システムに対する
膜の電池システムの化学的なセル効率の比較を表1に示
す。
【表1】
【0039】上記実施例は、本発明の電極に関連する複
数の利点を示す。
【0040】膜を用いる場合の実施例2及び3で観察さ
れる電流効率が実施例6及び8とほぼ同一であること
は、本発明の電極が化学電池中で膜の役割を果たす、す
なわちCe+4のCe+3への還元の逆反応を有効に取り除
くことができることを示す。実際には、高電流密度で
は、向上した連続媒体は、陽極でCe+3のCe+4への酸
化を促進すると信じられている。
【0041】本発明のパターン化された電極は、セル中
の電流分布を妨害しない。双極電池スタックで双極電極
を使用すべき場合、電極は電池内で均一の電流分布を維
持できる必要がある。電流分布の激しい擾乱により、双
極電池スタックの全体に亘る電流効率が減少する。した
がって、陰極又は陽極反応を遅らせたいという希望と、
電池の全体に亘る電流効率を減少させる電流分布中の激
しい擾乱を形成しないことによる所望の反応を促進する
必要との間で、バランスをとる必要がある。特定の化学
システムに用いる特定のパターン及び表面領域比は、拡
散係数、含まれる化学種の相対濃度及びセルの連続媒体
に依存する。適切なパターン及び表面比の決定を、本発
明を用いることにより当業者によって行うことができ
る。
【0042】実施例2〜8で用いられる電極を形成する
のに用いたように電極の形成にセラミックを用いるの
は、これらセラミック電極により電流分布が良好に均一
となると信じられているので、特に好適である。
【0043】本発明の電極を、所望のセル電圧より著し
く低い電圧で作動させることができる。本発明の電極
を、種々の用途で広く用いることができる。例えば、本
発明の電極は一般に、膜又はダイヤフラムが逆反応を制
限する以外にも要求されている場合に有効である。実施
例2及び3のレドックスシステムを、チタン、バナジウ
ム、マンガン酸塩、イオン、コバルト及び他のレドック
ス試薬をリサイクルするのに膜なしで用いることができ
る。グラファイト/セラミックの2極性を用いると、エ
チレングリコール及び他のピナコールを、本発明の電極
を使用して非分割電池に合成することもできる。
【0044】本発明の電極の他の用途は、陰極表面上に
クロム酸塩のフィルムを置く必要のない塩素酸ナトリウ
ムの製造を含む。電池中の塩素酸塩及び次亜塩素酸塩の
還元を抑制するのにクロム酸塩を用いると、クロム酸塩
は低濃度でも高い毒性であるので、深刻な回復問題が生
じる。さらに、高濃度(7%)の漂白剤を、本発明の電
極を用いて海水から直接製造することができる。
【0045】本発明の電極を、有機廃棄物処理システム
に用いることもできる。膜を用いる現在のシステムは、
有機酸化材料によって頻繁に詰まりだす。本発明の電極
はこの問題を回避する。
【図面の簡単な説明】
【図1】双極電極の面状の電気化学的な活性領域の所望
のパターンをそれぞれ示す図である。
【図2】全電極表面に対する相違する活性領域の比を有
する電極の電流効率のグラフである。
【符号の説明】
1 活性ライン 2 非パターン領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロベルト スカンネル ドイツ連邦共和国 64297 ダルムシュタ ット アム ダンテンベルク 21 (72)発明者 ベルント ブッセ ドイツ連邦共和国 64287 ダルムシュタ ット グラウプネルヴェーク 40

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電基板を具え、この基板は、互いに対
    向する電極表面を有し、その電極表面のうちの一方が電
    極触媒材料の線形隆起のパターンを含み、パターン化さ
    れた電極表面の全領域に対する前記電極触媒材料によっ
    て被覆された領域の比を、1:2〜1:50の範囲内と
    したことを特徴とする双極電極。
  2. 【請求項2】 前記比を、1:6〜1:12の範囲内と
    したことを特徴とする請求項1記載の双極電極。
  3. 【請求項3】 前記基板は、導電セラミック、貴金属及
    び酸化金属からなる群から選択した材料を具えることを
    特徴とする請求項1記載の双極電極。
  4. 【請求項4】 前記基板はチタンを具えることを特徴と
    する請求項3記載の双極電極。
  5. 【請求項5】 前記基板はニオブを具えることを特徴と
    する請求項3記載の双極電極。
  6. 【請求項6】 前記基板は、xが1.63〜1.94の値を有す
    る場合、化学式TiO X の亜酸化チタンを具えることを特
    徴とする請求項3記載の双極電極。
  7. 【請求項7】 前記基板は、10ミクロンから3mm までの
    厚さを有することを特徴とする請求項6記載の双極電
    極。
  8. 【請求項8】 前記パターンは、交差した線形隆起を具
    えることを特徴とする請求項1記載の双極電極。
  9. 【請求項9】 前記一方の表面は格子状パターンを有す
    ることを特徴とする請求項1記載の双極電極。
  10. 【請求項10】 Ce+4を双極電極に接触させてCe+4をCe
    +3に変換するに当たり、導電基板を具え、この基板は、
    互いに対向する電極表面を有し、その電極表面のうちの
    一方が電極触媒材料の線形隆起のパターンを含み、パタ
    ーン化された電極表面の全領域に対する前記電極触媒材
    料によって被覆された領域の比を、1:2〜1:50の
    範囲内とすることを特徴とするCe+4からCe+3への変換方
    法。
  11. 【請求項11】 前記比を、1:6〜1:12の範囲内
    とすることを特徴とする請求項10記載のCe+4からCe+3
    への変換方法。
  12. 【請求項12】 前記基板は、導電セラミック、貴金属
    及び酸化金属からなる群から選択した材料を具えること
    を特徴とする請求項10記載のCe+4からCe+3への変換方
    法。
  13. 【請求項13】 前記基板はチタンを具えることを特徴
    とする請求項12記載のCe+4からCe+3への変換方法。
  14. 【請求項14】 前記基板はニオブを具えることを特徴
    とする請求項12記載のCe+4からCe+3への変換方法。
  15. 【請求項15】 前記基板は、xが1.63〜1.94の値を有
    する場合、化学式TiO X の亜酸化チタンを具えることを
    特徴とする請求項12記載のCe+4からCe+3への変換方
    法。
  16. 【請求項16】 前記導電基板は、10ミクロンから3mm
    までの厚さを有することを特徴とする請求項15記載の
    Ce+4からCe+3への変換方法。
  17. 【請求項17】 前記Ce+4は、メタンスルホン酸中でメ
    タンスルホン酸第一セリウムとして存在することを特徴
    とする請求項10記載のCe+4からCe+3への変換方法。
  18. 【請求項18】 前記一方の表面は格子状パターンを有
    することを特徴とする請求項10記載のCe+4からCe+3
    の変換方法。
  19. 【請求項19】 前記パターンは、交差した線形隆起を
    具えることを特徴とする請求項10記載のCe+4からCe+3
    への変換方法。
JP8341547A 1995-12-21 1996-12-20 双極極板及びCe+4からCe+3への変換方法 Pending JPH09279379A (ja)

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