JPS58123886A - 耐食性活性化陰極 - Google Patents

耐食性活性化陰極

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JPS58123886A
JPS58123886A JP57004973A JP497382A JPS58123886A JP S58123886 A JPS58123886 A JP S58123886A JP 57004973 A JP57004973 A JP 57004973A JP 497382 A JP497382 A JP 497382A JP S58123886 A JPS58123886 A JP S58123886A
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cathode
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steel
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corrosion resistance
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JP57004973A
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Tadayoshi Haneda
羽根田 忠良
Shinobu Sotojima
外島 忍
Isamu Uchida
勇 内田
Toshitada Akazawa
赤沢 俊忠
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Hodogaya Chemical Co Ltd
Original Assignee
Hodogaya Chemical Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水溶液電解に#いて、水素イオノを還元する反
応が生起する電解用陰極に関する。
本発明は、特に塩素酸塩1次亜塩素酸塩、過塩嵩酸塩及
びカ性アルカq!−塩素(隔膜法及びイオン交換膜法)
を製造する塩化アルカリ水溶液電解に有利に採用できる
がその外、塩酸水溶源側り水電解、水溶液中の電解酸化
および電解還元、あるいは電解研磨など電極表面におい
て水素イオyf還元する反応を伴う水溶液電解の陰極と
しても使用される。そして本発明の目的は、水素イオン
還元電極として過電圧が低(かつ耐食性に優れた長寿命
の陰極を提供するもので今る。
従来、II記の水溶液電W4における陽極につい文は、
黒鉛が種々の欠点を有していたために不溶性の傘属陽極
(D8A)の開発が行われ飛躍的な発展をとげた。一方
、陰極についてはもっばら軟鉄が使−用されてきたが、
鉄は安価で使い島い材料であったので最近に至るまで陰
極としての折材料開発に関する指向性は乏しかった。し
かしながら軟鉄は水素イオン還元陰極として、比較的過
電圧が高く、水素脆化、溶解塩素または食塩水などに対
する耐腐食性も充分であるとは云えない。
この数年省エネルギーの立場から、新しい陰極材料の研
究が盛んに行われるよ5になり、多数の提案がなされる
ようになった。これらの提案の中には、確かに過電圧特
性を改善するいくつかの発明が認められる。しかしなが
ら、耐腐食性の点ではいづれも鉄陰極を下まわり工業的
には不満足なものであり、特に電sIIの運転停止時に
活性層が電解液中に溶出する間11についていづれの発
明も解決を与えていない。
本発明者IIはこれらの欠陥を改善すべく研究な重ねた
結果、過電圧が極めて低く、かつ耐腐食性に優れた工業
的に価値の高い陰極の開発に成功した。
すなわち本発明は、タロム鋼又はクロム−ニッケル鋼を
基材としてクロムメツ中を施こし、当該表面上にルテニ
ウム、gジウム、パラジウム、オスiウム、イリジウム
および白金から成る群から選ばれた1種以上の金属元素
の酸化物な主成分とする金属酸化物の層を敷けることを
特徴とする水溶液電解用耐腐食性活性化陰極である。
本発明の電極基材とし1は高電導度、充分な機械的強度
、良好な加工特性の外に高い耐腐食性が必要とされる。
特に塩化アルカ号水溶液電簿の場合、陰極は運転中Km
遺元雰囲気にさらされるが。
停電時には逆K11l化雰3気に変化し、電解液中の溶
解塩素の攻げきを受ける。このように還元雰囲気に耐丸
、酸化にも強い材料について種々探索した結果比較的安
価な材料としてタロム鋼又はタロムーエツケル鋼を使用
するのが工業的に有利であることを認めた0周知の如く
これらの材料は。
ステンレス鋼と呼ばれる。クロム鋼としては、CFを1
5〜sO%含有するいわゆる高クロム鋼が良く、又り―
ムー二ツケル鋼としては、Crt15〜25%、Nlを
6〜22%含有するものがよいが1ツケル含有量の高い
ものは優格が高いので工業的にはN14〜15%のもの
が好ましい。水素脆化に強(酸化にも耐食性を示し、又
陰極基材として前記の特性を付与するために基材中の微
量成分は以下の範囲であることが望ましい、即ち、 M
e :(Ll #10wt%、C: (LO!4(L2
”%、81  :cLo 2〜t、owt%、P : 
(LO2−(LO5”%。
Cw ”、 l 05〜a 4、%、8:aO05%以
下、N; (101wt%以乍、Mn;2.5Wt以下
0本発明の陰極形状は、 H)板状、(ロ)シート状、
(ハ)多数の孔を穿った板、V−シ状、に)メツ!/s
−状(工命スパントメタルを含む)、−スダレ状または
(へ)メッシユ。
スfしあるいはパンナメタルを板、パイプ、棒またはリ
プ状のものK11IIして箱型または円筒状のものに加
工したものである。
これらの基材表mにメツ命されるクロム層は。
ステンレス鋼のクロム及びニッケル成分とよく密着して
前記腐食環境に対して基材をよく保護すると同時に最外
層の活性貴金属とルチkIl酸化物を形成して強固に結
合する。
電極の最外表面KWkiすられる金属酸化物の層は目的
の反応に対して活性!あり高い耐腐食性、耐II1粍性
および電導!を有していなければならない・この金ll
!酸化物はルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスi
つ′^、イリジウムおよび白金の酸化物から選ばれる。
これらの金属酸化物は単独でまたはこれら金属相互の混
合酸化物として用%1%ることが!き、またこれら酸化
物を単一層または複層として設けることができる。
陰極表置を構成する金属酸化物の層をW&もする方法と
しては基材を前処通して、タ回ムメツaPt施こし、こ
の表面に前記貴金属の塩溶液t−m布しこれを加熱処還
して金属酸化物を生成さ豐ると岡崎に固着させる。
異体的に11.ナンドプラスト、パフ研磨またはエツチ
ング処11によって基材表両の酸化被膜を診き、凹凸を
増加させてメツ命が着き易くする。又このような処mt
−行うとタロム鋼、タ會ムーエクケル鋼の腐食性豪雨成
分が除去され″C%耐腐食性を増すと同時に実質的に表
’ai*が増加して過電圧を下げ5S等の利益がもたら
される。エツチング処mは、基材を硝酸、塩a、硫酸及
びフッ化水素の混合水溶液に、50〜100℃の温度で
5分〜3時間、好ましくは10〜30分間浸漬した後。
清水中で洗浄する。この操作は必要に応じて数−繰り返
丸す。
エツチング剤としては基材を構成する金属に適合するも
のであれば特に厳密ではなく、任意の濃代の鉱酸以外に
フッ化水素水またはフッ化水素とダリセy、鉱酸、過酸
化水素の二種以上の温合水溶液を用いてもよい、又、エ
ツチングの別法としてはメッキ洛中、又は他の電解質溶
液中で電解研摩する方法がある。この場合、電流は10
〜BOA/l−とし、時間は5〜60秒とする。エツチ
ング後は清水でよく洗浄し、アセ)!/、)ルエy又は
アルコールで脱脂してりaムをメッキする。メッキ浴は
通常使用するものでよく1例えば硫酸クロム(Cr0g
換算)約256 Pat、 iE# 2.5 Pe1f
)浴で温度20〜90℃、好ましくは50〜80t、電
流密度10〜1GOA/d/、好ましくは20〜6 O
A/d−で10〜60分間電気メツ中を行さ。
ここでピンホールの生成を除くため1〜60秒、好まし
くは5〜20秒、10〜80 A/d−の逆電流ijt
概して電解研摩し、この上に更にメッキをかける。この
操作を数回繰り返えし、5〜1001g。
好ましくは10〜50声の厚みとする。
金属酸化物を形成する前記資金I!I47i:素の無機
または有機塩を水、鹸あるいは有機溶tllK金属原子
に換算してaOS〜2tM子/1.好ましくはa1〜α
5を原子/lの濃度になるよ5に溶解する。有機溶媒と
してはグロパノール、ジメチルホルムア電y、2−エチ
ルへ中シルアルコール、ラベンダー油、およびアニス油
などが使用されるが前記金属塩を溶解する溶媒であれば
いずれでもよい、メッキされた電極基材に前記の金属塩
溶媒を被覆するには先ず、メッキ前の基材表面と同様の
曽処瀾を行う、即ち、tノドプラスシ、パフ研摩または
エッチyダ処運によって酸化被膜を除き表面の凹凸を増
加させる。この基材を加熱炉またはホットプレート上で
50〜800℃、好ましくはsea〜つ 600℃、酸素雰囲気(一般には空気)中で加熱し取り
出して、Iffff異金属塩溶液布する。im布手段と
しては、スプレー、へケ塗り以外に金属塩溶液中に浸漬
する方法がある。mm後は前記温度で1〜10時間焼結
する。この被覆魁理は5fm以上。
好ましくは5〜10回繰り遮丸す、と九により金属酸化
物の層は厚さを(L5〜60P、好ましくは1・。
1〜10声とすることができる。2種以上の金属酸化物
の層を設ける場合には2種以上の金属塩の混合溶液を被
覆し加熱焼成する方法と、1種の金属塩溶液を被覆し加
熱焼成した後に弛の金属塩溶液を被覆加熱焼成し、これ
なさらに交互に行う方法とがある。
このよう和して製造された陰極の金属酸化物層は、基材
金属にメッキした夕霧ムとルナルIIW&化物を形成し
て固着し作用するものと考えられる。
本発明の陰極な電解槽に使用する場合電甥槽本体の構造
材の一部として本体と電気的に接続させるか、または槽
本体と電気的に絶縁して陽極と相対して使用する。
次に本発明の陰極の特性を列挙する。
(イ)過電圧が極めて小さいので電力消費が少く、また
その分だけ陰極電流密度を増加することができるので生
産単位の大きな電解槽の製作が可能である。
(ロ)還元反応は金属酸化物層の表面で生起するので電
極基材本体は保饅され、その寿命は長い。
特に停電時の溶解塩素等に対する耐食性に優れ。
陰極としての寿命が長く維持管層が容易である。
(ハ)電流に対する電位勾配が小さいので大電流な使用
でき、床面積の小さい、:1yAIトな電惰槽の使用を
可能にする。
次に1本発明を実施例を挙げて説明するが1本発明はこ
れkよりなんら限定されるものではない。
実施例 1〜11 有効面積cL8−の多数のステンレス鋼1円柱状チップ
を硝酸、塩酸、硫酸及びフッ化水素の混合水溶液に浸漬
して温度60〜70C%115分間処理した後温水で洗
浄し、ア令トンで脱脂を行った。
このテップに鉛を陽極として硫酸クロム25111p/
L (Cra3換算)、硫II! 2.5 tel の
メツ*B中で温度40C,電流密室50 k/dvI/
17)条件で20分間夕a^メッキをかげた。ピンホー
ルヲ瞼<ため約3秒間同量の逆電流な流し電解エツチン
グ後した後再び20分間メツ争を行った。りロムメッキ
の厚さは推定S Opan であった。
この上うにして作製したタ四人メツキステンレス鋼チッ
プを電気炉中でS 0OcK加熱し、素早く取り出して
a 1mol/A濃度の金属塩溶液をへケ塗りするとナ
ツツは直ちに乾燥した状態となった。
この操作を1011繰返した後電気炉の温度を500”
cc上げ5時間保ち焼成し、徐冷して活性表面を有する
陰極を製作した。
この陰極を回転電極に組み込み、 NaCl2001/
L、pH7,0,温度40℃の溶液で25 A/dd、
1. Q 00r、p、〒に於ける陰極電位を測定した
ところ第1表実施例1〜11の結果が得られた。
なお金属塩**の溶媒には塩酸を添加したプロパツール
を使用した。
第1表 実施例1〜11に示す通り1本発明の陰極は従来の軟鉄
製陰極に比較してα25〜(155&ルト電位が貴にな
る。
実施例12〜15 実11.4,5及び9と同様f)mscよつ−<4られ
た陰極とチタン表面#tRa−Rhの酸化物でコーティ
ングした陽極とを組み合せ、電解槽を構成し塩素酸ソー
ダ製造の電解浴中で電解実験を行ったところts2表実
施例12〜15の結果を得た。
電解浴の組成は、NaCl200 tit %NmCt
O1250t/L %Na@Cr宜Ot 2.5 F/
j 、 pH15@温度70℃であり、又電圧は50ム
/dd、極間S%に於ける160時間の平均値である0
、 第2表 実施例12〜ISK示す通り1本発明の陰極は従来の軟
鉄製陰極に比較して、電解槽電圧をa25ないしα5 
g k)低く出来る。又、耐食性も充分であった。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ゛クロム鋼又はりロム−ニッケル鋼を基材とし【クロム
    メツ命を施こし、当鋏表面上k、ルテニウム、aジウム
    、パラジウム、オスイウム、イリジウムおよび白金から
    成る評から選ばれた1種以上の金属元素の酸化物を主成
    分とする金属酸化物の層を設けること&#徴とする水溶
    バ電解用耐腐食性活性化陰極。
JP57004973A 1982-01-18 1982-01-18 耐食性活性化陰極 Granted JPS58123886A (ja)

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JP57004973A JPS58123886A (ja) 1982-01-18 1982-01-18 耐食性活性化陰極

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JPH0124228B2 JPH0124228B2 (ja) 1989-05-10

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58185788A (ja) * 1982-04-26 1983-10-29 Tokuyama Soda Co Ltd 電極の製造方法
JP2011511158A (ja) * 2008-01-31 2011-04-07 カサーレ ケミカルズ エス.エー. 水電解装置用高性能カソード

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58185788A (ja) * 1982-04-26 1983-10-29 Tokuyama Soda Co Ltd 電極の製造方法
JPH0245718B2 (ja) * 1982-04-26 1990-10-11 Tokuyama Soda Kk
JP2011511158A (ja) * 2008-01-31 2011-04-07 カサーレ ケミカルズ エス.エー. 水電解装置用高性能カソード

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JPH0124228B2 (ja) 1989-05-10

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